Allievo del maestro gnostico Valentino, Tolomeo successe a lui come capo della scuola romana di gnosticismo valentiniana. Non si conoscono particolari della sua vita.
T. rielaborò il sistema valentiniano, mantenendone il connotato docetico, ma stemperando la forte impronta dualistica mediante un maggior valore all'elemento psichico e al Vecchio Testamento, ciò per permettere una più facile accettazione delle idee gnostiche da parte della Chiesa Cattolica. In pratica, T. variò e integrò i seguenti punti:
L'unico documento scritto da Tolomeo, che sia sfuggito all'eliminazione da parte dei cattolici ortodossi nel IV secolo, era la Lettera a Flora, (riportata da Epifanio) in cui T. spiegava ad una nobile cristiana, per l'appunto di nome Flora, la dottrina gnostica, riducendo al minimo la spiegazione mitologica (formazione del Pleroma) e affermando che la legge mosaica (quella dettata da Mosè) era divisa in tre parti: la prima dovuta al Demiurgo (non il demonio, ma neanche il Dio supremo), la seconda dovuta a Mosè e la terza compilata dagli anziani.
Si conosce anche, attraverso Ireneo, un commento di T. sul prologo del Vangelo secondo Giovanni, molto più deciso nel proporre i punti salienti della dottrina gnostica.