Das TMA beherbergt den Großteil der noch vorhandenen Thomas-Mann-Autographen. In feuerfesten Safes lagern Manuskripte, Tagebücher, Notizhefte, Briefe und andere Handschriften. Dazu kommen aufschlußreiche Vorarbeiten und Arbeitsmaterialien zu verschiedenen Werken und ihren Frühstufen. Das TMA hat den ihm übergebenen Nachlaß nicht nur erschlossen, sondern nach Kräften auch ergänzt und Werkausgaben, Übersetzungen, Briefe, Schallplatten und andere Tonträger, Fotografien, Mikrofilme, Zeitungsartikel zu Tausenden und Zehntausenden gesammelt. Auch die Sekundärliteratur wird möglichst vollständig einmagaziniert. Diese Bestände werden in mehreren Katalogen nachgewiesen.

Das TMA zeigt in verschiedenen Räumlichkeiten zahlreiche Dokumente zu Leben und Werk. Der bedeutendste Ausstellungsraum ist das gegen die Stadt gelegene Zimmer mit Schreibtisch und anderem Mobiliar, Bibliothek, Bildern und Kunstgegenständen aus Thomas Manns Kilchberger Arbeitszimmer. Die Archivalien werden auch in externen Ausstellungen im In- und Ausland gezeigt.

Die wissenschaftliche Benützung des TMA steht im Rahmen der Benützungsordnung allen Interessierten offen. Das Lesezimmer versammelt Benützerinnen und Benützer jedweder geographischer und auch unterschiedlicher fachlicher Herkunft, welche die verschiedensten Themen bearbeiten. Im Rahmen seiner faktischen und rechtlichen Möglichkeiten erteilt das TMA auch Auskünfte und stellt Reproduktionen von Archivmaterialien zur Verfügung.

Das TMA hat wichtige Editionen erarbeitet, Quellenforschung betrieben und maßgebende Interpretationen vorgelegt. Es gibt seit 1967 die Thomas-Mann-Studien heraus. Zudem ist es Mitherausgeber des 1988 begründeten Thomas Mann Jahrbuchs.

Das TMA wurde in den Jahren des Aufbaus von Paul Scherrer geleitet. Unter Hans Wysling (1961-1993) hat es eine überaus anregende Wirkung auf die wissenschaftliche Beschäftigung mit Thomas Mann und seinem Werk ausgeübt. Seit 1994 steht Thomas Sprecher dem TMA vor.