Tomomi Hayashi har studerat arkitektur vid Yokohama National University i Japan och Virginia Tech i USA. Efter examen arbetade han kortvarigt för Maki and Associates i Tokyo och Rafael Viñoly Architects i New York. I samarbete med Siiri Vallner och Indrek Peil grundade han 2001 arkitektkontoret Head Arhitektid. År 2003 arbetade han med arkitektkontoret Kosmos och året därpå anslöt han sig till Coo Arhitektid som senare växte till HGA (Hayashi Grossschmidt Arhitektuur). HGA var involverad i projektet Estlands nationalmuseum från 2008 till dess att det avslutades som samarbetande lokala arkitekter.
Sedan 2012 har han arbetat vid Arkitekturinstitutet vid Tallinns universitet för tillämpade vetenskaper, sedan 2016 som docent. Han nominerades till Mies van der Rohe-priset 2005, 2009 och 2019.
