Voorheen was Tuyls verbonden als universitair docent aan het departement Industrial design van de Technische Universiteit Eindhoven en als postdoctoraal onderzoeker bij Theoretische Informatica aan de Universiteit Hasselt. Tuyls behaalde zijn doctoraat aan de Vrije Universiteit Brussel, België in 2004 en werd bekroond met de Information Technology Prize België in 2000. Zijn onderzoek richt zich op 'multi-agent'-systemen, robotica en leerprocessen in computers.

Tuyls is oprichter van het Swarmlab, het nieuwe roboticalaboratorium van de Universiteit Maastricht. In dit laboratorium wordt onderzocht hoe robots kunnen leren zich aan te passen aan de omgeving en aan andere robots. Het doel is zelforganiserende systemen te ontwerpen die complexe taken kunnen uitvoeren.