Após o sucesso da colocação do cabo transatlântico, Thomson tornou-se sócio de duas empresas de consultoria de engenharia, que desempenharam um papel importante no planeamento e construção de cabos submarinos durante a era frenética de expansão que resultou numa rede global de comunicação telegráfica. Thomson tornou-se um homem rico que podia pagar um iate de 126 toneladas e uma propriedade baronial.
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Os interesses de Thomson na ciência incluíam não só a electricidade, magnetismo, termodinâmica e hidrodinâmica, mas também questões geofísicas sobre marés, a forma da Terra, electricidade atmosférica, estudos térmicos do solo, a rotação da Terra e o geomagnetismo. Ele também entrou na controvérsia sobre a teoria da evolução de Charles Darwin. Thomson se opôs a Darwin, permanecendo “do lado dos anjos”
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Thomson desafiou a visão sobre a mudança geológica e biológica dos primeiros uniformitarianos, incluindo Darwin, que afirmava que a Terra e sua vida tinham evoluído ao longo de um número incalculável de anos, durante os quais as forças da natureza sempre operaram como no presente. Com base na teoria termodinâmica e nos estudos de Fourier, Thomson estimou em 1862 que há mais de um milhão de anos o calor do Sol e a temperatura da Terra devem ter sido consideravelmente maiores e que estas condições tinham produzido tempestades e inundações violentas e um tipo de vegetação totalmente diferente. As suas opiniões, publicadas em 1868, enfureceram particularmente os apoiantes de Darwin. Thomas Henry Huxley respondeu a Thomson no discurso de aniversário de 1869 do Presidente da Sociedade Geológica de Londres. As especulações de Thomson sobre a idade da Terra e do Sol eram imprecisas, mas ele conseguiu pressionar sua afirmação de que a teoria biológica e geológica tinha que se conformar às teorias bem estabelecidas da física.
Em uma série de palestras de 1884 na Universidade Johns Hopkins sobre o estado do conhecimento científico, Thomson se perguntou em voz alta sobre as falhas da teoria da onda da luz para explicar certos fenômenos. Seu interesse no mar, despertado a bordo de seu iate, o Lalla Rookh, resultou em várias patentes: uma bússola que foi adotada pelo Almirantado Britânico; uma forma de computador analógico para medir marés em um porto e para calcular tabelas de marés para qualquer hora, passado ou futuro; e equipamento de sondagem. Ele estabeleceu uma empresa para fabricar esses itens e uma série de dispositivos elétricos de medição. Como seu pai, ele publicou um livro didático, Treatise on Natural Philosophy (1867), um trabalho sobre Física revestido de Tait que ajudou a moldar o pensamento de uma geração de físicos.
Thomson foi dito para ter direito a mais letras após seu nome do que qualquer outro homem na Comunidade. Ele recebeu títulos honorários de universidades de todo o mundo e foi elogiado por sociedades de engenharia e organizações científicas. Ele foi eleito membro da Royal Society em 1851 e serviu como seu presidente de 1890 a 1895. Ele publicou mais de 600 artigos e recebeu dezenas de patentes. Ele morreu em sua propriedade na Escócia e foi enterrado na Abadia de Westminster, Londres.