* Dybhavsliv: Thomson og hans team opdagede en bred vifte af hidtil ukendte livsformer, der lever i dybhavet, herunder nye arter af fisk, hvirvelløse dyr og mikroorganismer. Dette udfordrede den fremherskende tro på, at intet liv kunne eksistere i sådanne dybder.
* Topografi på havbunden: Challenger-ekspeditionen kortlagde omhyggeligt havbunden og afslørede dens komplekse og varierede topografi, herunder bjerge, skyttegrave og store sletter. Disse data lagde grundlaget for moderne oceanografi.
* Havstrømme: Thomson studerede havstrømme og deres indflydelse på havets liv og klima, hvilket hjalp med at udvikle vores forståelse af den globale havcirkulation.
* Marine sedimenter: Ekspeditionen indsamlede og analyserede enorme mængder af marine sedimenter, hvilket gav indsigt i havenes geologiske historie og de processer, der former Jorden.
* Begrebet "Challenger-afgrunden": Dette udtryk blev opfundet af Thomson for at beskrive den dybeste del af havbunden, som de opdagede under ekspeditionen. Det gav senere plads til udtrykket "Mariana Trench".
Thomsons arbejde på Challenger-ekspeditionen var en monumental præstation inden for videnskab, der fundamentalt ændrede vores forståelse af havene og livet i dem. Han betragtes som en af pionererne inden for moderne oceanografi.