George Paget Thomson era hijo de Rose Elizabeth Paget y de sir Joseph John Thomson, físico y premio Nobel de Física en 1906, considerado el descubridor del electrón por sus experimentos con el flujo de partículas (electrones) que componen los rayos catódicos.
Desde ese año, y hasta 1962, fue rector del Corpus Christi College de la Universidad de Cambridge.
En 1937 le fue otorgado el premio Nobel de Física, que compartió con el físico estadounidense Clinton Davisson, por su trabajo relativo a la difracción de electrones en cristales y la demostración de sus propiedades ondulatorias.
En la última parte de su vida continuó sus trabajos en torno a la energía nuclear, pero también escribió trabajos sobre aerodinámica y sobre el valor de la ciencia en la sociedad.
Fue galardonado en 1939 con la medalla Hughes, concedida por la Royal Society «por sus importantes descubrimientos en relación con la difracción de electrones por la materia».