בתקופה שבה חי בעומאן חקר ותיעד היבטים שונים של ארץ זו – מבעלי חיים וצמחים ועד האנשים לשבטיהם, מנהגיהם ולשונותיהם.[1] בין היתר, עסק במדידת גולגולות של תושבי האזור לצורך אִפיונם במונחי האנתרופולוגיה הפיזית.[2]
ב-1929 פרסם בבטאון החברה הגאוגרפית המלכותית את מחקרו על "אזורי הסְפר הדרומיים-מזרחיים של א-רובע אל-ח'אלי".[3]
ב-1930 ראה אור ספרו "הערבים",[4] וב-1931 פורסם ספרו "אזעקות ומסעות בערב".[5]
תומאס נודע בעיקר בספרו מ-1932 "ערב המאושרה" (Arabia Felix), שבו תיאר את נופי דרום ערב, תושביו ותרבותם.[6]
בתקופת שירותו בעומאן, ובהיותו חובב טבע, ערך לא אחת מסעות קצרים במרחב הקרוב. ב-10 בדצמבר 1930 יצא עם צוות מקומיים קטן למסע במזרח ימת החול האימתנית א-רובע אל-ח'אלי, שבו עבר במשך חודשיים כאלף קילומטרים מנמל סלאלה בחוף הים הערבי ועד דוחה שלחוף המפרץ הפרסי.[7]
ברטרם תומאס היה האירופי הראשון שצלח את המדבר הזה. הנוסע והסופר הבריטי וילפרד תסיגר, שחצה את מדבר א-רובע אל-ח'אלי בשנות ה-40, נוכח שתומאס שמור בזכרונם של מלוויו הבדואים כאדם "מעורר כבוד, אמיץ וסובלני".
ב-1942–1943, במהלך מלחמת העולם השנייה, והודות לידע שלו בערבית ובהוויות המזרח התיכון, שירת כקצין הסברה מטעם משרד המידע הבריטי באזור המפרץ מבסיסו בבחריין. מ-1943 ניהל את המרכז המזרח-תיכוני ללימודים ערביים (אנ') (MECAS) בירושלים, שבו הוכשרו קציני צבא בריטים בלימודי השפה הערבית. תומאס המשיך למלא תפקיד זה גם אחרי שהמרכז עבר לתקופת-מה לעיר זרקא בירדן וממנה ב-1949 לביירות שבלבנון.[8] ב-1948–1949 שימש כיועץ לחברת הנפט "שֶׁל".
ב-27 בדצמבר 1950, זמן קצר אחרי שובו מהמזרח לאנגליה, מת בעיר הולדתו ונקבר בה.[9]