Von der Natur lernen und mithilfe der synthetischen Biologie neue Lösungen für den Kohlenstoffkreislauf zu entwerfen. In Tobias Erbs Forschung geht es vor allem um die Entdeckung und das Neu-Design von Enzymen und Stoffwechselnetzwerken. Hierfür erforscht er grundlegende Konstruktionsprinzipien des Stoffwechsels lebender Systeme, um sie im Detail zu verstehen und in natürlichen und künstlichen Zellen nachzubilden. Sein Augenmerk liegt dabei auf der Umsetzung des Treibhausgases CO₂. Tobias Erb hat in Mikroorganismen neue, hocheffiziente Enzyme zur Fixierung von CO₂ entdeckt und Methoden entwickelt, die es ermöglichen, einzelne Schritte dieser Reaktionen nahezu in „Zeitlupeׅ“ zu verfolgen. Erb gelang es mit seiner Arbeitsgruppe, künstliche CO₂-Fixierungswege zu entwerfen und zu bauen, die natürlich entstandenen Wegen wie beispielsweise der Dunkelreaktion der Photosynthese überlegen sind. Sein Team konnte schon jetzt diese neuen Stoffwechsellösungen in Mikroalgen und Pflanzen einbringen und damit einen CO₂-Konzentrierungsmechanismus etablieren. Kürzlich gelang es ihm und seinem Team auch, einen künstlichen Chloroplasten zu konstruieren. Durch die Entwicklung einer Schnittstelle zwischen elektrischer und biochemischer Energie ebnet seine Forschungsgruppe den Weg für nachhaltige Technologien zur Nutzung von CO₂ als Wertstoff. So könnten die Systeme Einzug in Bioreaktoren halten, um Wertstoffe etwa für die pharmazeutische oder chemische Industrie oder Biokraftstoffe herzustellen.

Tobias Erb studierte Chemie und Biologie an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, wo er im Anschluss zwischen 2005 und 2009 als Doktorand tätig war. Nach einem Aufenthalt als Gastwissenschaftler an der Ohio State University in Columbus/USA wurde er 2009 an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg in Mikrobiologie promoviert. Es folgte eine dreijährige Tätigkeit als Postdoktorand an der University of Illinois, Champaign/USA und als Wissenschaftler an der ETH Zürich/Schweiz (ETHZ). Nach Stationen als Forschungsgruppenleiter an der ETHZ und später am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg wurde Erb 2017 hier zum Leiter der Abteilung Biochemie und Synthetischer Metabolismus berufen. Ein Jahr später erhielt er einen Ruf auf eine Biologie-Professur an der Philipps-Universität Marburg, die er bis heute innehat. Für seine Arbeit wurde Erb bereits vielfach ausgezeichnet, etwa 2016 mit dem Heinz Maier-Leibnitz-Preis der DFG, 2018 mit dem Otto-Bayer-Preis der Bayer Foundation, 2019 mit dem Forcheurs-Jean-Marie-Lehn-Preis oder 2022 mit dem Future Insight Preis. Erb war Mitglied der Jungen Akademie der Leopoldina und der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften (BBAW). Zudem wurde er 2019 Mitglied der European Academy of Microbiology (EAM) und 2021 der European Molecular Biology Organization (EMBO). Der Leopoldina gehört Tobias Erb seit 2023 als Mitglied in der Sektion Mikrobiologie und Immunologie an.

Mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis erhält Tobias Erb nun den wichtigsten Forschungsförderungspreis in Deutschland. Der von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) vergebene Preis würdigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller Wissenschaftsgebiete. Das Preisgeld von je 2,5 Millionen Euro können sie bis zu sieben Jahre lang für ihre künftige Forschung verwenden. Unter den bisherigen Preisträgerinnen und Preisträgern finden sich mehrere Leopoldina-Mitglieder. 2024 erhalten neben Tobias J. Erb auch die Leopoldina-Mitglieder Rohini Kuner, Peter R. Schreiner und Eva Viehmann einen Leibniz-Preis.