Al regresar a casa, su trabajo entre la gente de la calle en Londres consolidó su reputación, y es considerado como un ejemplo clásico del documental social que sentó las bases para el fotoperiodismo.

Durante ese tiempo aprendió los principios de la fotografía y completó su aprendizaje en torno a 1858.

En 1862 viajó a Singapur para unirse a su hermano mayor, William, relojero y fotógrafo, con el que estableció una empresa conjunta para la fabricación de cronómetros marinos, ópticos y de instrumentos náuticos.

Estableció un estudio fotográfico en Singapur, tomando retratos de los comerciantes europeos, y desarrolló un gran interés por las poblaciones locales.

Estableció un estudio en el edificio del Commercial Bank, y pasó los siguientes cuatro años fotografiando el pueblo de China y registrando la diversidad cultural china.

En los siguientess años se dedicó a dar conferencias y publicar su obra.

Con su reputación bien establecida, Thomson abrió un estudio de retrato en Buckingham Palace Road en 1879, después trasladado a Mayfair.