Tuomas Heikkilä on pitänyt kunnia-asianaan tutkia mahdollisimman erilaisia teemoja. Kuvaavasti hänellä on dosentuuri kolmelta historiantutkimuksen eri alalta: yleisestä historiasta, Suomen historiasta ja kirkkohistoriasta. Maantieteellisesti hänen tutkimuksensa ovat ulottuneet Pohjolasta Roomaan ja Ranskasta Saksaan, ajallisesti myöhäisantiikista 1800-luvulle.

Tuomas Heikkilä on johtanut Suomen vanhinta ulkomaista tiedeinstituuttia Villa Lantessa, Roomassa vuodesta 2013 lähtien. Siellä hänen tutkimusryhmänsä teemana on aika.

Tuomas Heikkilä on vuodesta 2005 lähtien johtanut yhdessä tietojenkäsittelytieteen apulaisprofessorin Teemu Roosin kanssa tutkimusryhmää, joka on kehittänyt uusia tietokoneavusteisia työkaluja humanistitutkijoitten tarpeisiin.

Suuri yleisö voi yhdistää Tuomas Heikkilän pyhän Henrikin ja Lallin nimiin. Vuosikymmen sitten media kohisi nuoren tutkijan tuloksista, joiden mukaan kaikkien tuntemaa pyhää Henrikiä ei voida pitää suoraan historiallisena henkilönä. Koska pyhän Henrikin mukana myös suomalaisten rakastama arkkipahis Lalli – Köyliön suurin poika – katoaisi historiankirjojen lehdiltä, kohu poiki myös Helsingin Sanomien etusivulla julkaistun leikkimielisen tappouhkauksen ja kutsun saapua Köyliöön selvittelemään asiaa.

Perehtyminen Pyhän Henrikin legendaan viekoitteli Tuomas Heikkilän tutkimaan Suomen varhaisinta kirjallista kulttuuria myös laajemmin. Vuosina 2007–2010 hän johti Kirjallinen kulttuuri keskiajan Suomessa -tutkimushanketta, jonka puitteissa saatiin ensi kertaa yksityiskohtainen kokonaiskuva maamme vanhimmasta kirja- ja kirjallisesta kulttuurista.

Yliopisto on jokaisen ajattelevan ihmisen koti. Tuomas Heikkilälle perheineen tämä on totta myös konkreettisesti, sillä hänet kutsuttiin vuonna 2006 Helsingin yliopiston Tiedemies-kunniakodin haltijaksi. Kyse on yliopiston professori Ernst Nevanlinnan ja rouva Ines Nevanlinnan testamenttilahjoituksena vuonna 1963 saamasta asunnosta, jonka käyttöä pariskunnan testamentti säätelee. Yliopisto kutsuu lahjoituksen sääntöjen mukaan asunnon haltijaksi ansiokkaimmaksi katsomansa, tietyt ehdot täyttävän tiedemiehen (tai -naisen), jolla tulee olla edustamalleen tieteelle todella uutta ja edistävää annettavaa.

Muutaman vuoden välein järjestettävä Helsingin yliopiston filosofisen tiedekunnan promootio on Suomen upein juhla, jonka rinnalla kalpenevat niin Linnan kutsut kuin muut vaatimattomammat kekkerit. Kyseessä on myös valtakunnan perinteikkäin juhla, sillä kotimaisten promootioitten helminauhassa ensimmäinen järjestettiin 1643. Itselläni on ollut onni olla kunniavirassa kahdessa promootiossa.