Han var professor ved New Mexico State University frå 1955. Oppdaginga av Pluto gjorde han medan han var assistent på Lowell-observatoriet. I tillegg Pluto og mange asteroidar, har han oppdaga fleire stjernehopar, variable stjerner og galaksehopar. Han gjorde òg studioar av geologien på Mars og månen. Saman med P. Moore skreiv han ei bok om Pluto og oppdaginga av planeten, Out of the Darkness (1980).
Asteroiden1604 Tombaugh, som vart oppdaga i 1931, er kalla opp etter han. Ein liten bit av oska etter Tombaugh vart plassert ombord på New Horizons-romsonden som vitja Pluto i 2015.
Asteroidar oppdaga av Tombaugh
Tombaugh oppdaga totalt 14 asteroidar under søket etter Pluto og oppfølgjingssøket etter den foreslåtte «Planet X».