Английский физик, один из основателей термодинамики и кинетической теории газов, член Лондонского королевского общества (с 1851, в 1890–1895 президент). В 1834–1845гг. учился в университетах Глазго и Кембриджа. В 1845–1846гг. работал в Париже у А.В.Реньо; в 1846–1899гг. профессор университета в Глазго. В 1892г. за научные заслуги получил титул лорда Кельвина.

Ещё студентом Томсон опубликовал ряд работ по приложению рядов Фурье к различным разделам физики. В 1845г. он разработал электрический метод получения изображений, затем под влиянием Дж.П.Джоуля занялся фундаментальными проблемами теории теплоты, предложил абсолютную шкалу температур (1848), дал одну из формулировок второго начала термодинамики (1851) и ввёл понятие рассеяния энергии. Высказал гипотезу «тепловой смерти» Вселенной. В 1851г. обнаружил изменение электрического сопротивления ферромагнетиков при их намагничивании. В 1853–1854гг. совместно с Джоулем открыл эффект охлаждения газа при его адиабатическом расширении (эффект Джоуля-Томсона), а также развил термодинамическую теорию термоэлектрических явлений и в 1856г. предсказал явление переноса тепла электрическим током. В связи с проблемой осуществления телеграфной связи по трансатлантическому кабелю разрабатывал теорию электромагнитных колебаний и вывел формулу зависимости периода колебаний контура от его ёмкости и индуктивности (формула Томсона). Большое значение в формировании атомистических представлений имел произведённый Томсоном расчёт размеров молекул на основе измерений поверхностной энергии плёнки жидкости. В 1870г. установил зависимость упругости насыщенного пара от формы поверхности жидкости. Занимался также различными вопросами гидродинамики (теория приливов, распространение волн по поверхности), астрофизики (теория происхождения зодиакального света), геофизики (теория охлаждения земного шара) и т.д. Разрабатывая теорию вихревого движения, Томсон вывел теорему о сохранении циркуляции в идеальной жидкости. Сконструировал сифон-отметчик, квадрантный и абсолютный электрометры и др. физические приборы; усовершенствовал зеркальный гальванометр, магнитный компас и т.д. Почётный член Петербургской АН (1896; член-корреспондент 1877).