Ha collaborato per molti anni con l'Aviazione, per conto del Ministero del Lavoro, approfondendo le conoscenze sulle sordità professionali dei lavoratori degli Arsenali Militari. In questo contesto Tomatis ha rilevato un dato che è diventato in seguito la base delle sue scoperte scientifiche: nella voce di quei lavoratori mancavano le stesse frequenze che erano deficitarie nei loro test audiometrici: non potendole sentire non le potevano nemmeno riprodurre.

Allo stesso modo constatò che i problemi vocali dei cantanti erano direttamente collegati ai loro deficit uditivi.

Questa rilevazione successivamente ha preso la forma di un'importante ipotesi di lavoro secondo la quale il fonogramma riproduce l'audiogramma. Vale a dire che la voce utilizza solo le armoniche che l'orecchio può sentire. Questo principio, che prende il nome di "Effetto Tomatis" venne elaborato a partire dal 1947 da ricerche multidisciplinari basate sull'audiologia, fonologia e psicologia, da cui prese il nome di metodo "AudioPsicoFonologico". Le prime teorizzazioni furono oggetto di molteplici comunicazioni all'Accademia delle Scienze e all' Accademia di Medicina di Parigi tra il 1957 e il 1960.
Basandosi sul principio per cui ogni modificazione dello schema uditivo comporta obbligatoriamente una modificazione della voce, Tomatis dedusse che rieducando i recettori del circuito audio-fonatorio si potevano nuovamente percepire le frequenze mancanti o compromesse.

Partendo da queste basi Alfred Tomatis ha indagato durante tutta la sua vita di scienziato e pedagogo molti campi del sapere collegati alla funzione di ascolto, senza fermarsi alla funzione uditiva nei suoi aspetti meccanici e fisiologici ma arrivando a conoscere gli aspetti più profondi dell’essere umano e della comunicazione.