Родился в 1912 году.
Поступил на биологический факультет в 1929 году. Окончил кафедру зоологии позвоночных биофака в 1933 году, затем аспирантуру. В 1937 году защитил кандидатскую диссертацию.
В 1941 году был призван в армию, попал в плен.Бежал, партизанил на Украине, с подходом линии фронта вернулся в армию. Служил поваром в конном батальоне пехотной бригады. Стараниями С.И. Огнева отозван с фронта и служил в подмосковном Новогиреевском питомнике, готовившим собак для подрыва немецких танков. Награжден орденом Отечественной войны II-й степени и десятью медалями.
А.Г. Томилин — биолог широкого профиля, известный ученый, крупный исследователь водных млекопитающих. Докторскую диссертацию защитил в 1947 году, профессор. Соавтор двух научных открытий (№95 от 23 декабря 1968 г. и №265 от 4 ноября 1982 г.), опубликовал 21 книгу, из них 8 — на немецком, французском, английском и других языках и около 300 статей, 20 из которых напечатаны за рубежом.
Один из составителей «Красной книги РСФСР», «Биологического энциклопедического словаря». Автор 50 статей в «Большой советской энциклопедии». Неоднократный лауреат всесоюзных конкурсов на лучшую научную и научно-популярную литературу. Почетный член международного общества по изучению морских млекопитающих (г. Вашингтон) и почетный член всесоюзного териологического общества АН СССР. Подготовил 14 кандидатов наук.
Ветеран труда, участник ВДНХ, заслуженный деятель науки Российской Федерации, заслуженный работник охотничьего хозяйства, заслуженный профессор международной Сорос-программы, дипломат Всесоюзного общества «Знание».