Tomomi Hayashi õppis arhitektuuri Yokohama riiklikus ülikoolis Jaapanis ja Virginia Techis USAs. Pärast ülikooli lõpetamist töötas ta lühikest aega Maki and Associates'ile Tokyos ja Rafael Viñoly Architects'ile New Yorgis. Koostöös Siiri Vallneri ja Indrek Peiliga asutas ta 2001. aastal arhitektuuribüroo Head Arhitektid. 2003. aastal töötas ta arhitektuuribüroos Kosmos ja järgmisel aastal liitus Coo Arhitektidiga, millest hiljem kasvas välja HGA (Hayashi Grossschmidt Arhitektuur). HGA osales Eesti Rahva Muuseumi projektis 2008. aastast kuni selle valmimiseni kohalike arhitektide koostööpartneritena.
Alates 2012. aastast töötab ta Tallinna Tehnikaülikooli arhitektuuriinstituudis, alates 2016. aastast dotsendina. Ta oli Mies van der Rohe auhinna nominent 2005, 2009 ja 2019. aastal.
