* Diepzeeleven: Thomson en zijn team ontdekten een breed scala aan voorheen onbekende levensvormen die in de diepzee leven, waaronder nieuwe vissoorten, ongewervelde dieren en micro-organismen. Dit daagde de heersende overtuiging uit dat er op zulke diepten geen leven zou kunnen bestaan.
* Topografie van de oceaanbodem: De Challenger-expeditie bracht de oceaanbodem nauwgezet in kaart en onthulde de complexe en gevarieerde topografie, inclusief bergen, loopgraven en uitgestrekte vlaktes. Deze gegevens legden de basis voor de moderne oceanografie.
* Oceaanstromingen: Thomson bestudeerde oceaanstromingen en hun invloed op het zeeleven en het klimaat, en hielp zo ons begrip van de mondiale oceaancirculatie te ontwikkelen.
* Mariene sedimenten: De expeditie verzamelde en analyseerde enorme hoeveelheden mariene sedimenten, wat inzicht gaf in de geologische geschiedenis van de oceanen en de processen die de aarde vormgeven.
* Het concept van de "Challenger-afgrond": Deze term werd door Thomson bedacht om het diepste deel van de oceaanbodem te beschrijven, dat ze tijdens de expeditie ontdekten. Later maakte het plaats voor de term "Mariana Trench".
Thomsons werk tijdens de Challenger-expeditie was een monumentale prestatie in de wetenschap, die ons begrip van de oceanen en het leven daarin fundamenteel veranderde. Hij wordt beschouwd als een van de pioniers van de moderne oceanografie.