Английский физик, член Лондонского королевского общества (с 1930 г.). Сын Дж. Дж. Томсона. Р. в Кембридже. Окончил Кембриджский университет (1914 г.), там же работал в течение 1919 — 1922 гг. В 1922 — 1930 гг.— профессор Абердинского университета (Шотландия), в 1930—1952 гг.— Имперского колледжа науки (Лондон), в 1952—1962 гг. возглавлял один из колледжей в Кембридже.

Научные работы относятся к атомной и ядерной физике, квантовой механике, аэродинамике, электрическим разрядам в газах. Независимо от американских физиков К. Дэвиссона и Л. Джермера открыл в 1927 г. явление дифракции электронов, чем была экспериментально доказана волновая природа электронов (Нобелевская премия, 1937 г.). Осуществил важные исследования по геометрии электронограмм, теории рассеяния.

Во время второй мировой войны был одним из руководителей исследований по атомной энергии, председателем Британского комитета по атомной энергии (1940—1941 гг.).