در سال 1848، تامسون ترمودینامیک را معرفی کرد مقیاس دما بر. این دیرتر از مقیاس KELVIN با واحد اندازه گیری دما کلوین شهرت جهانی دارد و امروزه نیز معتبر است.
در سال 1850 او این دو را همراه با RJE CLAUSIUS فرموله کرد قوانین ترمودینامیک و آنها را در پدیده های الکتریکی، مغناطیسی و الاستیک به کار برد. در ارتباط با این موضوع، پس از بررسی های تجربی، او به طور نظری وابستگی نقطه ذوب به فشار را استخراج کرد. نظریه مغناطیس کریستالی او در همان سال منتشر شد.
از سال 1851 تا 1852 تامسون با مفهوم
انرژی. اصطلاح “انرژی” به جای “vis viva”- نیروی زنده، در فیزیک از او می آید.
تامسون تعدادی کار را همراه با JP Joule انجام داد. از سال 1853 تا 1854 آنها تغییر دمای گاز را در حین انبساط آن مطالعه کردند و اثری را کشف کردند که بعدها به نام اثر ژول تامسون تماس گرفت.
در سال 1856 او اثر ترموالکتریک را کشف کرد که بعدها “اثر تامسونو اصل نوسان الکتریکی بدون میرا (معادله نوسانات تامسون). تحقیقات بعدی او در مورد ویژگی نوسانات و امواج الکترومغناطیسی تأثیر عمده ای بر توسعه تلگراف بی سیم داشت.
نظریه‌ای که او درباره انتشار تکانه‌های الکتریکی در کابل‌های فلزی ایجاد کرد، در میان چیزهای دیگر، امکان پیشبرد برنامه‌ریزی و تحقق یک کابل اعماق دریا را در زیر دریا فراهم کرد. در پایان، تامسون حتی در ساخت این کابل خارج از کشور خود شرکت کرد تا کارایی دستگاه ها و کمک هایی را که اختراع کرده بود، آزمایش کند.
در سال 1858 او یک گالوانومتر آینه ای و یک پل اندازه گیری الکتریکی ساخت (“پل تامسون“).
تامسون در گلاسکو خود را وقف تحقیق در زمینه‌های مکانیک و هیدرودینامیک کرد و سعی کرد علت گرانش را بیابد (که اتفاقاً امروزه هنوز به طور رضایت‌بخشی قابل توضیح نیست).
در مجموع 70 اختراع به او اعطا شد.
سپس، در سال 1868، او نظریه جزر و مد را منتشر کرد و راهی برای پیش بینی دقیق جزر و مد ایجاد کرد.
در سال 1890 او به عنوان رئیس انجمن سلطنتی لندن انتخاب شد.
سپس در سال 1892 آنها با عنوان “به اشراف ارتقا یافتند.لرد کلوین بزرگان“. او نام خود را “کلوین” پس از رودخانه کوچکی که از پارک دانشگاه گلاسکو می گذرد، انتخاب کرد.
در سال 1898، او به همراه همنام خود جوزف جان تامسون، پیش ساز مدل اتمی رادرفورد-بور را ساخت.
او در سال 1899 به دلایلی از سن استادی خود دست کشید و بازنشسته شد.
او صاحب یک قلعه کوچک در Netherhall در نزدیکی Larges بود. در آنجا باقی عمر خود را با همسر دومش گذراند.
او در 17 دسامبر 1907 در نترهال درگذشت و در کلیسای وست مینستر لندن در کنار مقبره نیوتون به خاک سپرده شد.