Les travaux de Tom Gunning portent sur le style et l’interprétation cinématographiques, l’histoire du cinéma et la culture cinématographique. Les ouvrages qu’il a publiés (environ une centaine de titres parus) portent principalement sur le cinéma des premiers temps (des origines jusqu’à la Première Guerre mondiale) ainsi que sur la culture de la modernité d’où provient le cinéma. Son concept de « cinéma d’attraction » a cherché à lier l’évolution du cinéma à d’autres forces que la narrativité, telles que les nouvelles expériences d’espace et de temps dans la modernité, et à l’émergence d’une culture visuelle moderne. Son livre intitulé D.W. Griffith and the Origins of American Narrative Film expose les façons dont le style filmique interagissait avec les nouvelles structures économiques dans les premiers temps de l’industrie du film aux États-Unis et avec les nouvelles tâches de la narration. Son prochain livre sur Fritz Lang traite de la nature systématique de l’œuvre du réalisateur et des processus d’interprétation. Il a écrit sur le cinéma d’avant-garde, notamment sur ses manifestations européennes d’avant la Première Guerre mondiale et sur le cinéma d’avant-garde américain jusqu’à nos jours. Il a aussi écrit sur les genres dans le cinéma hollywoodien et sur la relation entre le cinéma et la technologie. La culture cinématographique, les facteurs historiques de la projection des films et de la critique et l’expérience spectatorielle tout au long de l’histoire du cinéma sont des thèmes récurrents dans son travail.