Народився 18 грудня 1856 в передмісті Манчестера. Закінчив Оуенс-коледж у Манчестері (1876 і Трініті-коледж Кембріджського університету (1880). З 1918 і до кінця життя – ректор Трініті-коледжу. У 1884-1919 був професором Кембріджського університету і одночасно керівником Кавендішської лабораторії, в 1905-1918 – професором Королівської асоціації в Лондоні. Ранні роботи Томсона присвячені обчисленню електромагнітного поля рухомої зарядженої кулі, теорії вихорів, прецизійному вимірюванню відношення абсолютних електричних одиниць до електромагнітних. Займаючись вивченням газового розряду, спільно із співробітниками виконав серію класичних робіт, що привели його до відкриття електрона, – вперше виміряв відношення заряду електрона до маси (1897). Пояснив безперервний спектр рентгенівського випромінювання, встановив природу позитивних іонів, запропонував першу модель будови атома. У 1911 розробив так званий метод парабол для вимірювання відношення заряду частинки до її маси, який зіграв велику роль в дослідженні ізотопів. Кавендішська лабораторія за час, коли її очолював Томсон, перетворилася на провідний науково-дослідний центр. Під керівництвом Томсона працювали Ф. Астон, Ч. Вільсон, Е. Резерфорд, У. Річардсон і ін. За наукові заслуги Томсон отримав медалі Б. Франкліна (1923), М. Фарадея (1938), Коплі (1914) і ін. Помер у Кембріджі 30 серпня 1940 р.