* Życie w głębinach morskich: Thomson i jego zespół odkryli szeroką gamę nieznanych wcześniej form życia żyjących w głębinach morskich, w tym nowe gatunki ryb, bezkręgowców i mikroorganizmów. Podważyło to panujące przekonanie, że na takich głębokościach nie może istnieć życie.
* Topografia dna oceanu: Ekspedycja Challengera skrupulatnie sporządziła mapę dna oceanu, ujawniając jego złożoną i zróżnicowaną topografię, w tym góry, rowy i rozległe równiny. Dane te położyły podwaliny pod współczesną oceanografię.
* Prądy oceaniczne: Thomson badał prądy oceaniczne i ich wpływ na życie morskie i klimat, pomagając w lepszym zrozumieniu globalnej cyrkulacji oceanicznej.
* Osady morskie: Wyprawa zebrała i przeanalizowała ogromne ilości osadów morskich, dostarczając wglądu w historię geologiczną oceanów i procesy kształtujące Ziemię.
* Koncepcja „otchłani Challengera”: Termin ten został ukuty przez Thomsona na określenie najgłębszej części dna oceanu, którą odkryli podczas wyprawy. Później ustąpił miejsca terminowi „Rów Mariański”.
Praca Thomsona podczas wyprawy Challenger była monumentalnym osiągnięciem nauki, zasadniczo zmieniającym nasze rozumienie oceanów i życia w nich. Uważany jest za jednego z pionierów współczesnej oceanografii.