Praca naukowa Jego zainteresowania naukowe koncentrowały się na tematyce konspiracji warszawskiej. Od 1982 zaczął badać partyzantkę antysowiecką, najpierw w białostockim, nad Biebrzą, potem w dawnych województwach północno-wschodnich II RP. Był prekursorem badań nad konspiracyjną walką zbrojną w okupowanej Warszawie, dziejami partyzantki i konspiracji na Kresach Północno-Wschodnich RP w czasie pierwszej okupacji sowieckiej 1939-1941 oraz znawcą sowieckiego systemu okupacyjnego.
Pod koniec życia pracował nad obszerną monografią polskiej partyzantki na ziemiach północno-wschodnich w latach 1939–1941 oraz kończył pracę nad książką „Rewolucja na postronku. Sowiecki system okupacyjny na ziemiach wschodnich II RP 1939-1941”. thumb|Grób Tomasza i Adama Strzemboszów na Cmentarzu Powązkowskim w Warszawie Do uczniów Tomasza Strzembosza należy zaliczyć takie osoby jak: Henryk Błaszczyk, Marek Wierzbicki, Grzegorz Motyka, Piotr Niwiński, Janusz Marszalec, Zygmunt Boradyn, Jarosław Kopiński, Rafał Wnuk, Ryszard Śmietanka-Kruszelnicki, Sławomir Poleszak, Irena Kozimala, Tomasz Łabuszewski, Adam Baran.