Nasce a Vicenza nel 1938. Da subito, si appassiona al jazz ed inizia a studiare clarinetto al Conservatorio Giuseppe Verdi di Milano, dove entra in contatto con Bruno De Filippi, con cui si esibisce in alcune formazioni (ad esempio i Windy City Stompers) in locali milanesi come il Santa Tecla.
Suona poi in molte altre formazioni, tra cui sono da ricordare Ghigo e i Goghi, il complesso che accompagna nella prima metà degli anni '60 Ghigo Agosti.
Nello stesso periodo entra nel gruppo di Enzo Jannacci, diventando per più di trent'anni il sassofonista ed il clarinettista del cantautore milanese, lavorando spesso con Pino Sacchetti e suonando anche in altri dischi prodotti da Jannacci (ad esempio in quelli di Cochi e Renato).
Nel 1968 scrive un arrangiamento ballabile di Vola colomba, che viene inciso da Nilla Pizzi (l'interprete della versione originale).
Nel 1971 collabora con Adriano Celentano, suonando in Sotto le lenzuola, ed esibendosi con il molleggiato sul palco del Festival di Sanremo; nella stessa edizione del festival è anche uno dei direttori d'orchestra.
Nel 1973 acquista notorietà come autore per aver composto la musica del brano Sugli sugli bane bane, canzone presentata al Festival di Sanremo 1973 dal complesso vocale femminile Le Figlie del Vento che riscuote anche un discreto successo di vendita, diventando il maggior successo del gruppo pugliese; anche in questa edizione Tomelleri è fra i direttori d'orchestra.
In parallelo con le attività nella musica leggera (che progressivamente abbandonerà a partire dagli anni '90), porta avanti quella di musicista jazz, suonando in molte formazioni, tra cui quella del chitarrista Roberto Frizzo e quella formata dallo stesso Tomelleri con Maurizio Lama, Marco Ratti, Stefano Bagnoli e Carlo Uboldi.
Negli anni '80 come produttore scopre e lancia la cantante Laura Fedele.
Ha anche fatto parte della Big Band di Victor Bach e collaborato con orchestre da ballo, prima fra tutte la band di Juliano Cavicchi; inoltre ha scritto musiche per film, documentari, spettacoli teatrali, jingles pubblicitari, ha pubblicato libri di teoria musicale, solfeggio e studio del clarinetto, ed ha suonato nei più importanti festival di jazz europei.
Aldo Fegatelli Colonna, Luigi Tenco. Vita breve e morte di un genio musicale, Oscar Mondadori, Milano, 2002.
Guido Michelone, Ci vuole orecchio - Jannacci raccontato, edizioni Stampa Alternativa, Roma 2005.
Enrico de Angelis, Enrico Deregibus, Sergio Secondiano Sacchi, Il mio posto nel mondo. Luigi Tenco, cantautore. Ricordi, appunti, frammenti, edizioni Bur, Milano, 2007.