Thompson naît à la Nouvelle-Orléans (Louisiane) en 1943. En 1965 il entre à l'Université de Berkeley (Californie) où il obtient un B.S. et un M.S. en ingénierie électrique.
Unix
En l'année suivante il arrive au département de recherche des laboratoires téléphoniques Bell, et travaille sur le projet Multics. En 1969 il développe Unix en assembleur sur une machine PDP-7, destiné à faire tourner la machine PDP-7 de Digital (fournie sans OS).
C
En l'année suivante Thomson écrit le langage B, précurseur du C.
En l'année suivante il migre Unix de PDP-7 sur PDP-11. En 1973, il réécrit Unix en C. Il en profite pour y introduire les tubes (pipes) de Doug McIlroy.
A l'Automne l'année suivante Thompson part enseigner à Berkeley pour 1 an. Il y rencontre Bill Joy.
En 1980 il développe "Belle", un ordinateur joueur de jeu d'échecs. S'ensuit une série de récompenses, avec cette année-là son élection comme membre de l'Ecole Nationale d'Ingénierie et à la NAS. En 1983 il est nommé fellow des laboratoires Bell, puis le prix Tuning ACM.
En 1988 il est professeur invité à l'Université de Sydney (Australie).
En 1998 il reçoit la médaille nationale de technologie avec Dennis Ritchie pour la création d'Unix.
En 2000 il quitte les laboratoires Bell.