1856年，老湯姆森出生於英國的曼徹斯特，他在十四歲就進入曼徹斯特歐文斯學院攻讀工程學；在校期間又對物理學產生興趣，最後進入劍橋大學的三一學院就讀。更因為表現傑出，二十八歲就順利出任卡文迪西實驗室的主任，而且一當就是三十五年，最後在劍橋大學待了四、五十年之久！ 在1869到1875年間，英國科學家克魯克斯已經做出陰極射線管，卻不清楚背後的原理，當時也沒有陰極射線這個名稱。直到1876年，德國科學家哥德斯坦發現，陰極射線管放電現象產生的綠色螢光，是由陰極所放射出來的，才命名為「陰極射線」。

在老湯姆森的年代，不只電子還沒有被發現，科學界更一直在爭議：「陰極射線到底是電磁波還是粒子？」以德國為首的學派認為陰極射線是一種電磁波，以英國為首的學派則認為陰極射線是粒子。 老湯姆森研究這個現象長達五年，毫無頭緒，英國跟德國仍然爭議不休。這個時候，法國人佩蘭冒了出來，聲稱他做了實驗，證明陰極射線帶有負電，可惜實驗作得不太成功，遭到眾人質疑。 老湯姆森卻從佩蘭的實驗找到靈感，動手改進實驗裝置，結果帶來了驚人的大發現！1897年，老湯姆森在陰極射線管的中央加了兩塊導電板，一塊連到正極，一塊連到負極。結果陰極射線往正極偏過去，因異性才會相吸，於是湯姆森證明陰極射線是由帶負電的粒子所構成的。 老湯姆森更進一步，用不同金屬材料作為放射陰極射線的電極，進行一系列的實驗。他發現陰極射線粒子是所有物質共同具有的帶電粒子，這種粒子的尺寸比道耳吞發現的原子小得多。也由於這種粒子帶電，後來就被科學界命名為電子。

我們介紹古人，通常不會刻意加個「老」字，會稱呼他老湯姆森，是為了跟他的兒子小湯姆森區隔，因為小湯姆森也是一名傑出的物理學家。1906年，老湯姆森因為發現電子等重大貢獻，獲得諾貝爾物理學獎；1937年，小湯姆森也因為有關電子的研究獲得物理學獎，父子同得諾貝爾獎，一時傳為佳話。 1897年4月30號，老湯姆森正式發表「發現電子」的論文，打破了道爾吞認為「原子不可分割」的概念。從此，原子內部結構的秘密，一步一步地被科學家所揭開。當然，這也大大影響了後來電子學的發展。