塞翁失马，焉知非福
1915年7月28日，汤斯生于美国南卡罗来纳州的格林维尔，父亲是一个小农场主，酷爱读书，家里有不少的藏书。汤斯的母亲曾在女子学院毕业，颇有知识，所以汤斯从小 就得到了良好的家庭教育。汤斯民优异的成绩完成了小学和中学的学业，中间还眺过级。16岁时候，他就到地的富尔曼大学读书了。富尔曼大学是一个小规模的学院，却拥有一有知识水平很高的教师队伍，教学也很灵活，学生可以到任何一个系选修自己感兴趣的的课程。汤斯在这里获得了物理学的理学士和现代语言学的文科学士两个学位。也正是在这段时间，他对物理学产生了浓厚的兴趣。
1935年，从富 尔曼大学毕业后，汤斯获得了杜克大学提供的一个助教职位。于是他来到了杜克大学，跟随伍德布里厅·康斯坦特教授做研究。在杜克大学获得硕士学位后，汤斯又来到了加州理工学院攻读博士学位，师从斯迈思教授，当时物理系的任课教师还有奥本海默和两次诺贝尔奖得主莱纳斯 ·鲍林。在加州理工学院，汤斯在分子光谱学方面进行了一些研究，测定了碳13的自旋值，这些研究对他以后研究微波激射器和激光有很大的帮助。
1939年，汤斯获得了物理学博士学位。但不巧的是，这段时间刚好 赶上美国的大萧条时期，他没能在大学里找到工作，只好来到了以工业应用研究为主的贝尔实验室。对于这段经历，汤斯后来说：“没有得到第一流大学的职位，在我说来又是一次塞翁失马的故事，正如我没有得到杜克大学的研究职位却让我在加州理工学院获得丰硕成果一样。当然，谁也不能预知什么样的失败背后其实隐藏着真正的成功，因此最好的做法就仅仅是去做当时看来还算对头的事情，”
第二次世界大战期间，美国空军希望提高雷达的工作效率以改善轰炸的定位精度，要求贝尔实验室研制一台频率为24000MHZ（即波长为1.25厘米）的雷达，这一任务被给了汤斯。汤斯根据自己的分析指出，这一频率对于雷达是不适宜的，因为水蒸汽对辐射会产生强烈的吸收。但空军还是坚持要进行研制。结果，仪器做出来后，在军事上毫无价值。
不过，对汤斯来说，这台佼器却给他带来了运气。汤斯意识到，这台设备的频率和分辨率是当时实验室从未做过的微波波谱工作，很快成为这一领域的权威。此后，他应聘担任纽约哥伦比亚大学物理学教授。
