С октября 1917 года работал в качестве практиканта по внешкольному образованию при культурно-просветительном отделе Дмитровского Союза кооперативов, позднее по совместительству стал инструктором по краеведению и заведующим Дмитровским музеем, который ещё не был открыт. Был библиотекарем в Ильинском погосте Богородицкого уезда (июнь — декабрь 1918). С февраля 1919 года жил в Саратове, где преподавал палеографию в университете.
В 1921—1923 годах — преподаватель Самарского университета. С сентября 1923 года работал в средней школе в Москве, одновременно преподавал на Едином художественном рабфаке при ВХУТЕМАС, в Химическом техникуме (1925—1931) и Книжном политехникуме (1931—1934). Секретарь культурно-исторической секции Общества изучения Москвы (1925—1930). В 1923—1930 годах внештатно сотрудничал с отделом рукописей ГИМ, с 1940 года — заведующий отделом.
Могила М. Н. Тихомирова на Новодевичьем кладбище
С 1934 года — доцент, исполняющий обязанности профессора, в 1939—1952 годах — профессор, с марта 1953 года — заведующий кафедрой источниковедения истории СССРисторического факультета МГУ. Кандидат исторических наук (1936, по монографии «Псковское восстание 1650 г.»), доктор исторических наук (1939; диссертация посвящена происхождению текстов «Русской правды», официальные оппоненты С. В. Бахрушин, Б. Д. Греков и А. И. Яковлев). В 1945—1947 годах — декан исторического факультета МГУ. Принимать участие в кампании по борьбе с «космополитизмом» отказался («Я в еврейских погромах не участвую», — приводят его слова)[4]. В те же годы историк подвергся острой критике за свою работу, как отмечает исследователь В.В. Ковеля, содержавшую отклонения от определяемого властью идейного фарватера (критике подверглись три его учебника в кампанию по борьбе с «буржуазным объективизмом»), что привело к серьезным проблемам со здоровьем у М. Н. Тихомирова. По его собственному свидетельству, он сам незадолго до смерти К.В. Базилевича 3 марта 1950 г. "чуть не умер в больнице после подобной или гораздо более тяжелой проработки"[5].
Часы досуга академик Тихомиров посвящал «жанру обиходного стихотворства — смеси разнообразной по тональности лирики с пародийностью» (С. О. Шмидт)[6]. Похоронен на Новодевичьем кладбище Москвы.
Внёс значительный вклад в изучение социально-экономической, политической и культурной истории древнерусского города, народных движений в России XI—XVII веков, истории государственных учреждений средневековой России, земских соборов XVI—XVII веков, приказного делопроизводства. Труд М. Н. Тихомирова «Россия в XVI столетии» (1962) — фундаментальное историко-географическое исследование, характеризующее социально-экономическое и государственно-политическое развитие каждого региона страны в этот период. В работе, посвящённой «Русской правде», осветил и по-новому решил проблемы, связанные с историей создания памятника.
Возглавил работу советских археографов по розыску и описанию неизвестных рукописей. Стал инициатором создания сводного каталога уникальных рукописей, хранящихся в СССР. Опубликовал важные источники по истории русского права: «Соборное уложение 1649 года» (1961), «Мерило праведное» (1961) и ряд других. Отстаивал достоверность так называемых «татищевских известий».
Считал взгляды М. В. Ломоносова и С. А. Гедеонова на «варяжский вопрос» неаргументированными, придерживался мнения о скандинавском происхождении варягов. Полагал при этом, что «пришельцы, откуда бы они ни происходили, не были и не могли быть создателями славянской государственности, которая явилась закономерным результатом внутреннего социально-экономического процесса»[7].
В 1938 году академик Тихомиров обвинил создателей фильма «Александр Невский» в недостаточном патриотизме: якобы «убогая, лапотная Русь глядит отовсюду у авторов сценария: все народы сильнее её, все культурней, и только чудо спасает её от немецкого порабощения». В своей рецензии на первоначальный сценарий фильма Тихомиров утверждал, что «борьба против татар велась не Новгородом, а северо-восточной Русью во главе с Москвой»[8]. Критика историка была в значительной мере учтена.
Бухерт В. Г. «Это был настоящий представитель науки, не конъюнктурщик, а учёный, стремившийся к истине». А. Л. Сидоров об академике М. Н. Тихомирове. 1965 г. // Исторический архив. 2021, № 3. С. 88—94.
М. Н. Тихомиров: биобиблиографический указатель / сост. И. Е. Тамм. М., 1996.
Муравьёв А. В., Воронкова С. В. Кафедра источниковедения истории СССР // Историческая наука в Московском университете (1934—1984) / отв. ред. Ю. С. Кукушкин. М., 1984.
Рукописное наследие академика М. Н. Тихомирова в Архиве АН СССР: научное описание / сост. И. П. Староверова; под ред. Б. В. Левшина и С. О. Шмидта. М., 1974.
