* La vie sous-marine : Thomson et son équipe ont découvert une vaste gamme de formes de vie jusque-là inconnues vivant dans les profondeurs marines, notamment de nouvelles espèces de poissons, d'invertébrés et de micro-organismes. Cela remettait en question la croyance dominante selon laquelle aucune vie ne pouvait exister à de telles profondeurs.
* Topographie des fonds marins : L'expédition Challenger a méticuleusement cartographié le fond de l'océan, révélant sa topographie complexe et variée, comprenant des montagnes, des tranchées et de vastes plaines. Ces données ont jeté les bases de l’océanographie moderne.
* Courants océaniques : Thomson a étudié les courants océaniques et leur influence sur la vie marine et le climat, contribuant ainsi à développer notre compréhension de la circulation océanique mondiale.
* Sédiments marins : L'expédition a collecté et analysé de grandes quantités de sédiments marins, fournissant ainsi un aperçu de l'histoire géologique des océans et des processus qui façonnent la Terre.
* Le concept du "Challenger abyss" : Ce terme a été inventé par Thomson pour décrire la partie la plus profonde du fond océanique découverte au cours de l'expédition. Il a ensuite cédé la place au terme « Mariana Trench ».
Le travail de Thomson lors de l'expédition Challenger a constitué une réussite scientifique monumentale, modifiant fondamentalement notre compréhension des océans et de la vie qui y vit. Il est considéré comme l'un des pionniers de l'océanographie moderne.