Nació en Manchester, el 29 de marzo de 1853, pero su familia se mudó a Filadelfia en 1858. Fue un inventor profílico ya que patentó más de 700 inventos, como por ejemplo el vatímetro, usado en mediciones eléctricas. Fue el primer miembro de el Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos (“American Institute of Electrical engeneers”, “AIEE”), ahora llamado Instituto de ingenieros de electricidad y electrónica.

En 1880, fundó con Edwin J. Houston “Thomson Houston Electric Company”. En 1892, esta compañía se unió con “Edison General Electric”. La union de las dos compañías se llamó “General Electric Company”.

Thomson fue uno de los pocos físicos pioneros que estaban convencidos de los peligros de los rayos X y la radiación en un período donde el tema fue tratado como una novedad en la ciencia y la cultura popular, en la ignorancia despreocupada de riesgos para la salud. En 1896, Thomson expuso deliberadamente el dedo meñique de la mano izquierda en un tubo de rayos X durante varios días, media hora por día. Los efectos resultantes - dolor, inflamación, rigidez, eritema y ampollas - fueron convincentes para Thomson y otros científicos, pero no para todos. Muchos médicos siguieron negando que los rayos X fueran de algún modo perjudiciales.

Se le otorgó la medalla Edison en 1909 por “el logro meritorio en la ciencia eléctrica, la ingeniería y las artes como se ejemplifica en sus aportaciones al mismo durante los últimos treinta años". Thomson murió en Swampscott, Massachusetts.en 1937