Najpoznatiji je po svojim istraživanjima o klasičnom kondicioniranju, koja je proveo u suradnji sa svojim mentorom Ivanom Pavlovim.
Tolmanov rad pomogao je uspostaviti načelo da učenje nije samo stvar povezivanja dva podražaja, već da također uključuje formiranje kognitivnih predstava o okolini.
Uz svoj rad o kondicioniranju, Tolman je također pisao o raznim drugim temama, uključujući pažnju, motivaciju i životinjsku inteligenciju.
Neke od njegovih najutjecajnijih knjiga i članaka uključuju:
- *Svrhovito ponašanje kod životinja i ljudi* (1932.)
- *Ponašanje i psihološki čovjek* (1951.)
- "Bihevioristička teorija ideja" (1932.)
- "Postoji više od jedne vrste učenja" (1948.)
Tolman je bio pionir u polju komparativne psihologije, a njegov je rad imao veliki utjecaj na naše razumijevanje ponašanja životinja i ljudskog učenja.