El Dr. Thomson se graduó de la Universidad de Warwick en 1991 en Microbiología y Tecnología Microbiana, para luego obtener su grado de doctorado en regulación global de la virulencia y el metabolismo secundario en enterobacterias. Antes de incorporarse al Instituto Sanger, el Dr. Thomson realizó un posdoctorado en la Universidad de Cambridge, Departamento de Bioquímica y en el Instituto Nacional de Ciencias Aplicadas (INSA) de Lyon, Francia.
En 1999, el Dr. Thomson se trasladó al Instituto como biólogo computacional. Posteriormente se convirtió en director científico y desde 2014 es líder de grupo y miembro de Facultad. En 2012 recibió una silla honoraria en la Universidad de St. Andrews, Facultad de Medicina y al final del año 2013 el Dr. Thomson asumió un nombramiento conjunto entre el Instituto Sanger y la Escuela de Higiene y Medicina Tropical en Londres, donde imparte lecciones de genómica y evolución bacterianas.
