Dr. Bali Tamás ezredes katonai pályafutását 2. helikoptervezetőként kezdte, miután befejezte tanulmányait a Szolnoki Repülőtiszti Főiskola repülő-hajózó szakán, 1996-ban. 2001-ben előléptették Mi–8 szállítóhelikopter-gépparancsnokká. Fél évvel később dandárszintű törzstiszt lett. 2003-ban kinevezték a Magyar Honvédség 89. Szolnok Vegyes Szállítórepülő Ezred Kiképzési Főnökség kiképzési főnökévé. Ebben az évben Mi–8 helikopteroktató gépparancsnok lett.
Katonai pályafutását 2007-től a MH Összhaderőnemi Parancsnokság Repülő Felkészítési Osztály (2008-tól kiemelt) kiképzési főtisztjeként folytatta, majd 2009-ben ennek az osztálynak az osztályvezető-helyettese lett. Ezt követően került a Honvédelmi Minisztériumba Hadműveleti Főnökségére helikopterügyi törzstisztként. Visszatérve az MH 86. Szolnok Helikopter Bázisra, előléptették bázisparancsnok-helyettessé. Az utóbbi időben (sok más egyéb tevékenysége mellett) a jövő pilótáinak előválogatási programjával és a helikoptervezetők műveleti képzésével foglalkozik.
Katonai pályafutása során 2005–2007 között mesterfokú tanulmányokat végzett a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetem Katonai Vezető Karának légierő szakirányán (MSc); doktori tanulmányait (PhD) 2010–2017 között a Nemzeti Közszolgálati Egyetem Hadtudományi és Honvédtisztképző Karának Hadtudományi Doktori Iskoláján folytatta. 2015-ben Budapesten sikeresen elvégezte az NKE Hadtudományi és Honvédtisztképző Karának Felsővezetői Tanfolyamát.
2014-ben Afganisztánban teljesített katonai missziós szolgálatot, az MH Mi–17 Légi Tanácsadó Csoport 8. váltásának kontingensparancsnokaként.