* Dyphavsliv: Thomson og teamet hans oppdaget et stort utvalg av tidligere ukjente livsformer som lever i dyphavet, inkludert nye arter av fisk, virvelløse dyr og mikroorganismer. Dette utfordret den rådende troen på at intet liv kunne eksistere på slike dyp.
* Topografi på havbunnen: Challenger-ekspedisjonen kartla havbunnen omhyggelig, og avslørte dens komplekse og varierte topografi, inkludert fjell, skyttergraver og store sletter. Disse dataene la grunnlaget for moderne oseanografi.
* Havstrømmer: Thomson studerte havstrømmer og deres innflytelse på livet i havet og klimaet, og bidro til å utvikle vår forståelse av global havsirkulasjon.
* Marine sedimenter: Ekspedisjonen samlet inn og analyserte enorme mengder marine sedimenter, og ga innsikt i den geologiske historien til havene og prosessene som former jorden.
* Konseptet med "Challenger-avgrunnen": Dette begrepet ble laget av Thomson for å beskrive den dypeste delen av havbunnen, som de oppdaget under ekspedisjonen. Det ga senere plass til begrepet "Mariana Trench".
Thomsons arbeid på Challenger-ekspedisjonen var en monumental prestasjon innen vitenskapen, som fundamentalt endret vår forståelse av havene og livet i dem. Han regnes som en av pionerene innen moderne oseanografi.