ทอมป์สันเกิดเมื่อวันที่ 21 มีนาคม พ.ศ. 2382 ในเมืองแบล็กสโตน รัฐแมสซา ชูเซตส์ บิดาของเขาเคยช่วยต่อสู้ กับ การกบฏดอร์ในรัฐโรดไอส์แลนด์ ที่อยู่ใกล้เคียง และคุณทวดของเขาคือ เดโบราห์ แซมป์สัน^{[ 2 ]}เมื่ออายุ 10 ขวบ พ่อแม่ของเขาย้ายไปอยู่ที่ชุมชนยูโทเปียโฮปเดล รัฐแมสซาชูเซตส์ในโฮปเดล เขาได้รับการฝึกฝนให้เป็นช่างพิมพ์และงานแรกของเขาคือการเป็นผู้ช่วยช่างพิมพ์ในหนังสือพิมพ์ที่ได้รับอิทธิพลจากอดิน บัลลูในปี พ.ศ. 2304 เขาเดินทางไปบอสตันที่นั่นเขาเข้าร่วมกองทัพสหภาพเพื่อต่อสู้ในสงครามกลางเมืองอเมริกาเจ้าหน้าที่รับสมัครเขียนอาชีพของเขาเป็นจิตรกรแทนที่จะเป็นช่างพิมพ์เมื่อเขาลงทะเบียน ทำให้เขาเปลี่ยนจากทหารราบเป็นวิศวกรต่อสู้เขาเข้าร่วมในฐานะพลทหารในปี พ.ศ. 2305 และได้เป็นสิบโทในกองพันวิศวกรประจำการ รับราชการจนถึงเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2308 ^{[ 3 ]}

หลังสงคราม ทอมป์สันเดินทางไปวอชิงตัน ดี.ซี.ที่นั่นเขาได้ร่วมงานกับสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐฯในปี 1872 เขาเข้าร่วมคณะสำรวจวีลเลอร์ภายใต้การนำของร้อยโทจอร์จ วีลเลอร์เขาอยู่กับคณะสำรวจวีลเลอร์เป็นเวลาเจ็ดปี และได้เป็นเพื่อนกับบุคคลสำคัญหลายคน เช่นเฮนรี เวเธอร์บี เฮนชอว์ , โรเจอร์ส เบอร์นีและวิลเลียม เฮนรี ไรดิงในปี 1875 เขาเป็นผู้นำคณะสำรวจไปยังภูเขาสปิริตในเนวาดาซึ่งเขาได้จัดทำแผนที่ภูมิประเทศฉบับแรก ในปี 1879 เขาเดินทางเข้าไปในแอ่งเกรตเบซินกับโกรฟ คาร์ล กิลเบิร์ตและจอห์น เวสลีย์ พาวเวลล์

ในปี ค.ศ. 1884 ทอมป์สันได้รับแต่งตั้งให้เป็นหัวหน้า แผนก แอปพาเลเชียนของสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาในปี ค.ศ. 1888 เขาได้ร่วมก่อตั้งสมาคมเนชั่นแนลจีโอแกรฟิกและในปี ค.ศ. 1889 ได้จัดทำแผนที่เสริมฉบับแรกสำหรับนิตยสารเนชั่นแนลจีโอแกรฟิกในชื่อ "แผนที่นอร์ทแคโรไลนา-เทนเนสซี-แอชวิลล์"

เขายังมีส่วนร่วมในองค์กรต่างๆ เช่นGrand Army of the Republic , Sons of the American Revolution , General Society of the War of 1812และSociety of Colonial Wars นอกจาก นี้เขายังศึกษาลำดับวงศ์ตระกูลโดยพบความเชื่อมโยงระหว่างตัวเขาเองกับเซอร์ฮัมฟรีย์ กิลเบิร์ตและไมล์ส สแตนดิชและเขายังเป็นนักสะสมโบราณวัตถุอีกด้วย

ในฐานะนายทหารยศพันตรี เขาได้ปฏิบัติหน้าที่ในกองวิศวกรตั้งแต่ปี พ.ศ. 2433 ถึง พ.ศ. 2441 ณ กองกำลังรักษาดินแดนแห่งเขตโคลัมเบีย^{[ 3 ] [ 4 ]}

พันตรี กิลเบิร์ต ทอมป์สัน เสียชีวิตเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน พ.ศ. 2452 ^{[ 4 ]}เขาถูกฝังอยู่ที่สุสานแห่งชาติอาร์ลิงตัน^{[ 5 ]}