* Mélytengeri élet: Thomson és csapata a mélytengerben élő, korábban ismeretlen életformák széles skáláját fedezte fel, köztük új halfajokat, gerincteleneket és mikroorganizmusokat. Ez megkérdőjelezte azt az uralkodó hitet, hogy ilyen mélységben nem létezhet élet.
* Az óceánfenék domborzata: A Challenger-expedíció aprólékosan feltérképezte az óceán fenekét, felfedve annak összetett és változatos domborzatát, beleértve a hegyeket, árkokat és hatalmas síkságokat. Ezek az adatok alapozták meg a modern óceánográfia alapjait.
* Óceáni áramlatok: Thomson az óceáni áramlatokat és azok tengeri élővilágra és éghajlatra gyakorolt hatását tanulmányozta, elősegítve a globális óceáni keringésről alkotott ismereteink fejlesztését.
* Tengeri üledékek: Az expedíció hatalmas mennyiségű tengeri üledéket gyűjtött és elemzett, betekintést nyújtva az óceánok geológiai történetébe és a Földet formáló folyamatokba.
* A "Challenger szakadék" fogalma: Ezt a kifejezést Thomson találta ki az óceánfenék legmélyebb részének leírására, amelyet az expedíció során fedeztek fel. Később átadta helyét a "Mariana-árok" kifejezésnek.
Thomsonnak a Challenger-expedíción végzett munkája a tudomány hatalmas vívmánya volt, alapjaiban változtatta meg az óceánokról és a bennük lévő életről alkotott képünket. A modern óceánográfia egyik úttörőjeként tartják számon.