La obra fundamental de Tomás Romay fue la introducción en el país de la vacuna (variolización), iniciada por él antes de la llegada a las costas cubanas de la expedición de Balmis.

Con el apoyo del Obispo de La Habana, por cierto figura muy adelantada para su época, monseñor Don Juan José Díaz de Espada y Fernández de Landa y con el apoyo de la Sociedad Económica de Amigos del País, introdujo la técnica del Vell Pox o variolización, con la cual inmunizó primero a su familia para dar el ejemplo y disminuir el temor popular. De hecho cuando llegó a Cuba la "Expedición Real de la Vacuna", que comandó Francisco Javier de Balmis, ya Romay había iniciado esta técnica en el país.

El médico inglés Edward Jenner introdujo en el mundo de la ciencia en 1798 la práctica de profilaxis de la viruela, mediante la inoculación al hombre, del producto de la pústula de vacuna, enfermedad cutánea del ganado (cow pox), con lo que confirió al ser humano protección contra la enfermedad.

El primer vacunado, con el que Jenner inició la historia de las inmunizaciones fue James Phips, niño de 8 años, el 14 de mayo de 1796, y dio inicio a la historia de las inmunizaciones. Jenner comenzó sus estudios y observaciones en este terreno en el año 1776.

En 1795 ya se conocía en Cuba sobre estas técnicas, pues ese año el Dr. Romay respondió una duda sobre la inoculación en el Papel Periódico de la Habana, hecho este que demuestra el grado de actualización que tenía nuestro galeno.

El 4 de febrero de 1802 la Real Sociedad Patriótica de La Habana, encargó a este científico, que se pronunciara acerca del trabajo de inoculación preventiva de Jenner contra la viruela. Comentó una Memoria aparecida en Madrid sobre el uso y propagación de la vacuna. El informe fue favorable y desencadenó una serie de acciones que posibilitó que en febrero de 1804, comenzara su aplicación en La Habana, a partir de pus vaccinoso de unos niños vacunados procedentes de Puerto Rico.

La Real Expedición de la Vacuna, enviada por el rey Carlos IV y comandada por el Dr. Francisco Xavier de Balmis. Este fue un acontecimiento científico sin precedentes y con elevadísimos principios humanos, se propuso llevar la variolización al nuevo mundo, para inmunizar contra esta terrible enfermedad a los países de la América española y a algunas de las colonias asiáticas. En su largo recorrido, tocó las costas cubanas, el 26 de mayo de 1804. Pero dos meses antes de esa fecha el doctor Romay había ya iniciado la inmunización en el territorio.

El 13 de julio de 1804, se estableció en La Habana a propuesta del doctor. Balmis, la Junta Central de Vacunación, de la que se nombró Secretario Facultativo al doctor Romay, quién fue la figura principal de esta institución durante toda su existencia.

Desde el inicio contó para la conservación del virus vacunal con juntas subalternas en algunas de las principales ciudades del país y con vacunadores en casi todos los pueblos menores.

Entre sus funciones estaba la de obtener, conservar y aplicar la vacuna, remitir el pus vacunal entre cristales a las distintas poblaciones del país y llevar el control estadístico de toda esta labor. Estas Juntas fueron mantenidas y sus gastos sufragados por la Real Sociedad Económica de Amigos del País durante toda su existencia.

A la muerte de Romay en 1848, quedaron disueltas las mismas y sus funciones pasaron a las Juntas Superior, Provinciales y Municipales de Sanidad, las que nombraban y supervisaban a los vacunadores hasta el final de la dominación española.

Una de sus medidas más importantes fue la vacunación obligatoria a todos los esclavos que llegaban al puerto de la ciudad, antes de permitirse su venta, y si alguno había padecido la viruela durante el viaje, se hacía observar a todos los tripulantes y esclavos la mas rígida cuarentena.

Esta Junta Central de Vacunación contó desde su fundación para apoyar su trabajo con Juntas subalternas en Santiago de Cuba, Trinidad, San Felipe y Santiago (Bejucal), Santa María del Rosario, Santa Clara, Santi Spiritus, Puerto Príncipe, San Juan de los Remedios, así como vacunadores en muchos pueblos mas pequeños.