Alexi Tuomarila opiskeli pitkään klassista pianoa Kati Bergmanin johdolla Espoon musiikkiopistossa (1980-1992) mutta isän levykokoelmien kautta syntynyt jazzinnostus vei lukion jälkeen vuodeksi Oulunkylän Pop & Jazz konservatorioon. Vuonna 1994 Tuomarila hyväksyttiin opiskelemaan Brysselin Kuninkaalliseen Konservatorioon, johon Alexi tutustui vieraillessaan kaupungissa asuneiden vanhempiensa luona. Tärkein opettaja Brysselissä oli Diederik Wissels, jonka antama innostus vei nuoren pianistin yhä syvemmälle pianojazzin maailmaan. Tuomarila valmistui Musiikin Maisteriksi Brysselissä 1999.

Opintojensa jälkeen Tuomarila voitti monta kansainvälistä jazzkilpailua sekä yhtyeensä kanssa, että solistina. Näistä mainittakoon ykkössijat mm Hoeilaartin jazzyhtyekilpailussa Brysselissä, jossa Tuomarila valittiin myös parhaaksi solistiksi. Alexi Tuomarila Quartet voitti Avignonissa, Ranskassa järjestetyn Tremplin Jazz yhtyekilpailun, sekä Granadan jazzyhtyekilpailun Espanjassa. Tuomarila itse voitti Monacon kansainvälisen Jazz- solistikilpailun. Alexi Tuomarila oli myös Django D'Or ehdokkaana, Belgiassa kategoriassa New Talent.

Tuomarila on tehnyt omien yhtyeidensä kanssa 10 levyä, joista suurin osa on levytetty merkittävälle brittiläiselle Edition Recordsille. Alexi Tuomarila Trion viimeisin, erittäin hyvää kritiikkiä saanut 'Sphere' levy sai Suomessa Emma-palkinnon 2019. Brittiläinen BBC Music Magazine antoi levylle 5 tähteä ja valitsi sen kuukauden jazzlevyksi (07/19). Myös Alexi Tuomarila Quartetin Warner Musicille äänitetty "02" levy on ollut Emma ehdokkaana. Alexi Tuomarila Trio on julkaissut neljä levyä: "Constellation", "Seven Hills", "Kingdom" sekä "Sphere".

Belgialais-Suomalainen Alexi Tuomarila Quartet julkaisi ensimmäisen levynsä "Voices of Pohjola" vuonna 1999, jonka jälkeen Warner Music julkaisi yhtyeen seuraavan "02" levyn. Alexi Tuomarila Quartet teki vielä kolmannen levyn "Runo X" Espanjalaiselle Edita Cambayalle, ennen kuin otti käyttöön uuden nimen, Drifter. Drifter julkaisi vuonna 2016 erittäin hyvää kritiikkiä saaneen "Flow" levyn, julkaisijana maineikas Brittiläinen Edition Records.

Tuomarilan muihin projekteihin kuuluu Argentiinalaisen laulajan Martin Alvaradon, sekä Eero Koivistoisen kanssa muodostama AKT-Trio, jonka "Alma" debyyttilevyn julkaisi Svart Records 2019. Tuomarila äänitti myös Lithium yhtyeensä kanssa "Red" levyn jonka julkaisi merkittävä hollantilainen Challenge Records 2018. Tuomarila soitti vuosikymmenen (2007-2017) edesmenneen trumpetistilegendan Tomasz Stankon erilaisissa yhtyeissä ja levytti ECM-levymerkille, Manfred Eicherin tuottaman Tomasz Stanko Dark Eyes levyn. Tuona aikana yhtye kiersi ympäri maailmaa ja esiintyi mm Yhdysvaltain kiertueen aikana viikon kuuluisalla Birdland klubilla New Yorkissa. Stankon ohella Tuomarila on esiintynyt myös monien muiden eturivin jazzmuusikoiden kanssa, näistä mainittakoon: Gerald Cleaver, Reuben Rogers, Eric Revis, Thomas Morgan, Joey Baron, Jim Black, Kush Abadey, Anders Jormin, Reggie Washington, Kenny Wheeler, Nelson Veras, Rick Margitza, Perico Sambeat, UMO Jazz Orchestra.

Nykyään Tuomarila vaikuttaa sekä kotimaisilla että kansainvälisillä areenoilla oman Alexi Tuomarila Trionsa lisäksi seuraavissa yhtyeissä: Alexi Tuomarila Quartet, Drifter, Skinny Jenny, Alvarado-Kovivstoinen-Tuomarila, Manuel Dunkel Quartet, Eero Koivistoinen Quartet, Andre Fernandes Dream Keeper, Mats Eilertsen SkyDive, Lionel Beuvens MOTU, Nicolas Kummert Voices.