Han har vært med på å etablere Spacewatch-programmet for å finne asteroider i nærheten av Jorden. Han har oppdaget en mengde med kometer, bl.a de periodiske kometene 64P/Swift-Gehrels, 78P/Gehrels, 82P/Gehrels, and 90P/Gehrels. Han har også oppdaget over 3000 asteroider, inkludert 1864 Daedalus, 5011 Ptah og 4587 Rees, i tillegg til dusinvis av trojanske asteroider.
Gehrels var også en vitenskapsmennene bak «Imaging Photopolarimeter»-eksperimentet ombord på romsondene Pioneer 10 og Pioneer 11 som reiste til Jupiter og Saturn.
I en felles kreditert trio med Ingrid van Houten-Groeneveld og hennes mann Cornelis Johannes van Houten, ble han en felles-oppdager av 4637 asteroider.[3] Gehrels brukte teleskopet ved «Palomar Observatory» og sendte de f otografiske platene av observasjonene til paret van Houten ved «Leiden Observatory», som analyserte dem for nye asteroider. Trioen er sammen kreditert for oppdagelsen av flere tusen asteroider.
Under 2. verdenskrig var Gehrels et medlem av den nederlandske motstandsbevegelsen, og han har intervjuet mange overlevende politiske fanger som ble tvunget til å bygge V-1 og V-2 raketter under overoppsyn av Wernher von Braun. Han har hevdet at von Braun har større ansvar og skyld for hard behandling av fanger enn hans «saniterte» biografi påstod.[5]
Bøker
On the Glassy Sea: An Astronomer's Journey, Tom Gehrels, ISBN 0-88318-598-9