Nacque a Licata, presso Agrigento, il 12 settembre 1649, figlio di Giulio Tomasi-Caro e La Restia, duca di Palma di Montechiaro e signore di Lampedusa, e Rosalia Traina Drago, baronessa di Torretta e Falconeri. Fin dalla tenera età, Giuseppe Maria mostrò una profonda inclinazione verso le cose ecclesiastiche, che divennero un amore per la Sacra Liturgia.

San Giuseppe Maria Tomasi rinunciò alla sua proprietà e ai suoi nobili diritti ed entrò nella Congregazione dei Clerici Regolari Teatini, professando nella casa Teatina di Palermo il 25 marzo 1666. Nel 1673 fu ordinato sacerdote, dedicandosi interamente alla ricerca e allo studio delle fonti e altri documenti che hanno gettato le basi della liturgia cristiana. Per il suo lavoro di studioso fu salutato come “Principe della Liturgia Romana”.

Alla luce del suo compito scientifico, il più grande interesse del teatino siciliano era che i fedeli partecipavano alle celebrazioni liturgiche in modo attivo e intelligente, in affinché potessero sfruttare meglio lo sviluppo della vita morale dei credenti. In questo senso, le intuizioni di Giuseppe Maria Tomasi anticiparono le risoluzioni che il Concilio Vaticano II (1962-1965) avrebbe attuato in questa materia.

Fu creato cardinale da Clemente XI nel concistoro del 18 maggio 1712 con il titolo di Santi Silvestre e Martino Ai Monti. Dalla dignità cardinalizia si preoccupava anche di promuovere la bellezza del culto divino, sia nelle forme rituali sia negli spazi a esso assegnati. Inoltre, ha incoraggiato la catechesi dei bambini e la cura dei poveri.