V roce 1937 byla Thomsonovi udělena Nobelova cena za fyziku – za experimentální objev rozptyluelektronů nakrystalech a za objev vlnových vlastností elektronu. O cenu se podělil s americkým fyzikemClintonem Joseph Davissonem, který učinil stejný objev nezávisle na něm.
Thomson se narodil v Cambridgi v Anglii jako syn fyzika a nositele Nobelovy cenyJosewpha Johna Thomsona a Rose Elisabeth Pagetové, dcery lékaře George Edwarda Pageta. Jeho otec je považován za objevitele elektronu a jeho matka byla jednou z prvních výzkumných pracovnic vCavendishově laboratoři. Thomson navštěvoval The Perse School v Cambridgi a poté studovalmatematiku afyziku naTrinity College vCambridgi.
Po vypuknutíprvní světové války v roce 1914 byl povolán do královnina královského pluku West Surrey. Po krátké službě ve Francii přešel v roce 1915 do RFC (Royal Flying Corps), aby se věnoval výzkumuaerodynamiky ve snaze zlepšit stabilituletadel. Pracoval v Royal Aircraft Establishment veFarnborough. S britskou misí strávil osm měsíců také vUSA. V roce 1920 rezignoval na hodnost kapitána.
Po první světové válce se Thomson stal stipendistou vCambridgi a poté se přesunul na univerzitu vAberdeenu. Pokud se týká výzkumu, šel ve šlépějích svého otce. Zatímco jeho otec viděl elektron jako částici, jemu se podařilo elektrondifraktovat jakovlnu. Při experimentech s rozptylem elektronů v tenkých kovových vrstvách (3,10−6 cm) se známýmikrystalovými strukturami (hliník,zlato aplatina) zjistil rozměry pozorovaných difrakčních obrazců. Ve všech případech byly jím pozorované difrakce do 5 % předpovězených hodnot daných de Broglieho vlnovou teorií. Tento objev poskytl další důkaz pro principvlnově-částicové duality, který byl poprvé popsánLouisem de Brogliem ve 20. letech 20. století (De Broglieho hypotéza).
V roce 1937 byla Thomsonovi udělena Nobelova cena za fyziku za objevu vlnových vlastností elektronu. O cenu se podělil s americkým fyzikemClintonem Joseph Davissonem, který učinil stejný objev nezávisle na něm.
Na konci 30. let a běhemdruhé světové války se specializoval najadernou fyziku se zaměřením na praktické vojenské aplikace. V letech 1940–1941 byl předsedou klíčového výboru MAUD (také Vojenské využitíuranu), což bylo sdružení britských vědců, které existovalo od dubna 1940 do března 1941 a zabývalo se možností sestrojení atomové bomby. Zprávy výboru měly velký význam na následné rozhodnutí vyrobit prvníatomovou bombu v rámciprojektu Manhattan (přísně tajný americký vývoj atomové bomby). Thomson později odešel doOttawy jako vědecký styčný důstojník a úzce spolupracoval s projektem Manhattan.
Po druhé světové válce nastoupil na Imperial College, kde začal zkoumat možnosti výroby jaderné energie zdeuteria. Zůstal tam až do roku 1952, kdy se stal magistrem Corpus Christi College v Cambridge. V roce 1964 škola uctila jeho funkční období budovou George Thomson Building, dílem modernistické architektury vkampusu univerzity v Leckhamptonu.
Difrakce vlnění - pokud je průměr otvoru výrazně menší než vlnová délka, vytvoří se za ní sférické vlny.Během první světové války se věnoval aerodynamice a jeho první vědecká práce byla z oblasti aplikované aerodynamiky, kde využil materiál získaný experimentálními pracemi v armádě.
V letech 1927 – 1928 soustředil veškerou svou pozornost na studium elektronů a jako jeden z prvních zkoumal ohyb (difrakci) elektronů nakrystalové mřížce. Ověřil teorii Louise de Broglieho o vlnové povaze částic. Při svých experimentech používal vysoké urychlovací napětí, tedy elektrony o vysokéenergii.
Zkonstruoval přístroj elektronový difraktograf, který registroval ohyb elektronůfotograficky a který měl velký vliv na rozvoj experimentální techniky elektronografie.
Od roku 1932 se intenzivně zabývaljadernou fyzikou. V roce 1939 upozornil anglické ministerstvo letectví na možnost konstrukcejaderných zbraní. V letech 1940 až 41 se stal předsedou anglického výboru pro jadernou energii. Byl pověřen výzkumem využití jaderné energie a snažil se přispět k jejímu mírovému vyžití.
V padesátých letech ho zaujaly problémytermonukleární přeměny a věnoval se konstrukci zařízení pro získání velmi vysokýchteplot, což se později uplatnilo v anglickém nukleárním středisku v Harwellu (Harwell Science and Innovation Campus).
V roce 1924 se Thomson oženil s Kathleen Buchanan Smithovou, dcerou reverenda Sira George Adama Smithe, ředitele univerzity v Aberdeenu. Měli spolu dva syny a dvě dcery.
Jeden z jejich synů, sir John Thomson (1927–2018), se stal vysoce postavenýmdiplomatem, který působil jako vysoký komisař vIndii (1977–82) a stálý zástupce přiOSN (1982–87). Jejich vnuk Sir Adam Thomson (1955) se také stal vysoce postaveným diplomatem, působil jako vysoký komisař vPákistánu (2010–2013) a jako stálý zástupce přiNATO (2014–2016). Jedna z dcer, Lillian Clare Thomsonová, se provdala za jihoafrického ekonoma a horolezce Johannese de Villiers Graaffa.
Manželka Kathleen zemřela v roce 1941 a Thomson zemřel 10. září 1975 v Cambridgi ve věku 83 let. Je pohřben se svou ženou na farním hřbitově v Grantchesteru jižně od Cambridge.
