Mit dem britischen Naturforscher und Physiologen William Benjamin Carpenter machte Thomson auf dem Kanonenboot Lightning 1868 und auf dem Wachtschiff Porcupine 1869 die ersten Fahrten zur Erforschung der Tiefseefauna im Nordatlantik und im Mittelmeer.
Thomson arbeitete mit Michael Sars, einem norwegischen Biologen zusammen, der vor den Lofoten Tiefseeproben sammelte.
Charles Wyville Thomson starb am 10. März 1882 auf seinem Landsitz in Bonsyde. Ein Fenster in der St. Michael’s Parish Church in Linlithgow erinnert an ihn.
↑Holger Krahnke: Die Mitglieder der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 1751–2001 (= Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, Philologisch-Historische Klasse. Folge 3, Band 246 = Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften in Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. Folge 3, Band 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1, S. 240.