Haruka Tomatsu begann ihre Solomusikkarriere im Jahr 2008. Ihre Debütsingle Naissance wurde am 3. September 2008 veröffentlicht und diente als Abspannlied für die Fernsehserie Here Is Greenwood. Ihre zweite Single Motto Hade ni ne (stilisiert als motto☆派手にね！) erschien später im selben Jahr und wurde als Opening für die Anime-Serie Kannagi: Crazy Shrine Maidens verwendet. Diese Single erreichte eine Platzierung unter den Top Ten der Oricon-Wochencharts und brachte ihr früh bedeutende Aufmerksamkeit als Musikkünstlerin ein.

Im Jahr 2009 veröffentlichte Tomatsu die Single Koi no Uta. Der Titeltrack wurde als Abspannlied für die Anime-Serie Shinkyoku Soukai Polyphonica -Crimson S- genutzt. Im selben Jahr wurde sie Mitglied der Musikunit Sphere, die zusammen mit den Künstlerinnen Aki Toyosaki, Minako Kotobuki und Ayahi Takagaki unter dem Label Music Ray'n gegründet wurde. Ihr Solo-Debütalbum Rainbow Road erschien 15 der Oricon-Wochencharts. Ihr zweites Soloalbum Sunny Side Story folgte fünf eine höhere Chartposition.

Während ihrer Karriere hat Tomatsu zahlreiche Titellieder für Anime-Produktionen beigesteuert. 2010 sang sie Ina, to Hime wa Subete o Katarazu als zehntes Abspannlied für die Anime-Serie Katanagatari. Sie interpretierte den Song Yume Sekai, der 2012 als erstes Abspannlied für den Anime Sword Art Online diente; die Single zum Lied wurde am 25. Juli 2012 veröffentlicht. Ebenfalls 2012 erschien ihre Single Q&A Recital! am 17. Oktober, wobei der Titeltrack als Opening für den Anime My Little Monster (Tonari no Kaibutsu-kun) verwendet wurde. Weitere bemerkenswerte Anime-Titellieder von Tomatsu sind Return to Chikyū für Yo-kai Gakuen Y: N to no Sōgū und Sekai de Ichiban Yabai Koi~ für Kyōran Kazoku Nikki.

Neben ihrer Solotätigkeit und Sphere war Tomatsu an weiteren musikalischen Kollaborationen beteiligt. Sie gehörte zur Unit Eclipse zusammen mit Megumi Nakajima und Saori Hayami, die Lieder für die Anime-Serie Basquash! sang. Ihre musikalischen Veröffentlichungen erscheinen unter dem Label Music Ray'n, das von Sony Music Entertainment Japan vertrieben wird. Ihre Diskografie umfasst Kompilationsalben wie Tomatsu Haruka BEST SELECTION -sunshine- und Tomatsu Haruka BEST SELECTION -starlight, beide aus dem Jahr 2016, sowie Studioalben wie Harukarisk*Land und Cinderella Symphony.

Tomatsu ist dafür bekannt, ihre Gesangsdarbietung an verschiedene Musikgenres anzupassen, einen Ansatz, den sie als schauspielerisch beschrieben hat. Sie hat erklärt, dass sie die Qualität ihrer Singstimme je nach Stil eines Liedes verändert, ähnlich wie sie in ihrer Synchrontätigkeit verschiedene Charaktere verkörpert. Ihre kontinuierliche Veröffentlichung von Singles und Alben, kombiniert mit ihrer umfangreichen Arbeit an Titelliedern für große Anime-Serien, hat sie zu einer bedeutenden Figur in der Anime-Musikszene etabliert, sowohl als Solokünstlerin als auch als Mitglied der beliebten Unit Sphere.