Po przyjeździe do Francji w lutym 1918 roku Thompson został przydzielony do sekcji sztabu wywiadowczego (G-2) amerykańskiego dowództwa ekspedycyjnego. Od lipca do września 1918 roku Thompson był asystentem szefa sztabu wywiadu w sztabie Pierwszej Armii Stanów Zjednoczonych. Uczestniczył w ofensywie Aisne-Marne
i bitwa pod Saint-Mihiel. Od września 1918 do kwietnia 1919 roku Thompson służył jako G-2 dla drugiej armii amerykańskiej, która obejmowała powojenną okupację sektora Toul. W październiku 1918 został awansowany na tymczasowego podpułkownika.