Despois de chegar a Francia en febreiro de 1918, Thompson foi asignado á sección de persoal de intelixencia (G-2) da sede da Forza Expedicionaria Americana. De xullo a setembro de 1918, Thompson foi subxefe de persoal de intelixencia no persoal do Primeiro Exército dos Estados Unidos. Participou tanto na ofensiva de Aisne-Marne
e a batalla de Saint-Mihiel. De setembro de 1918 a abril de 1919, Thompson serviu como G-2 para o Segundo Exército dos Estados Unidos, que incluíu a ocupación do sector Toul despois da guerra. Foi ascendido a tenente coronel temporal en outubro de 1918.