1934年擔任德軍第一個坦克營的營長。1936年派往西班牙幫助弗朗西斯科·佛朗哥將軍打內戰,負責所有地面部隊。1939年8月回國,任第2裝甲師師長。波蘭戰爭中,托馬克服了森林與山地的影響,進行大範圍的機動,出其不意的打擊波軍,從而建立了顯赫的名聲。由於在波蘭與西班牙的戰功,1940年10月,他被任命為摩托化部隊總監。1941年夏,托馬接替約根·馮·阿尼姆在古德里安麾下任第17裝甲師師長,參加“巴巴羅薩”行動。在斯摩棱斯克會戰與基輔戰役中發揮重要作用,並參加了莫斯科會戰,但最終失敗。
1942年9月,由於埃爾溫·隆美爾元帥告病假,托馬擔任“非洲軍團”司令,協助隆美爾的繼任施圖姆將軍指揮北非德意聯軍。10月,英第八集團軍司令伯納德·蒙哥馬利發起阿拉曼戰役,德軍遭受重創,施圖姆在前線因心臟病突發陣亡。10月25日,隆美爾返回北非,但已無回天之力。11月4日,英軍突破了德軍防線,托馬僥倖未死,但做了俘虜。
托馬的餘生都在戰俘營中度過,1948年4月30日,他死於獄中。