Déjà durant ses études au conservatoire, il joue dans l'orchestre du Pavillon de Flore à Liège, dirigé à cette époque par Nicolas Ysaÿe, le père d'Eugène. En 1875 il voyage en Italie et devient membre de l'orchestre privé du baron de Derwies, qui en 1877, construit le Castello di Trevano à Lugano, en Suisse. Thompson épouse une femme de la noblesse locale, Luisa Riva[3]. En 1879, il joue comme soliste dans l'orchestre Bilse à Berlin, qui devient deux ans plus tard l'orchestre Philharmonique de Berlin. En 1882, Thomson il revient dans sa ville natale où il est nommé professeur de violon au Conservatoire. En 1897, il succède à Eugène Ysaye en tant que professeur au Conservatoire royal de Bruxelles. En 1898, il crée un quatuor à cordes, dans lequel il est premier violon.
Il obtient un grand succès comme soliste à Leipzig en 1891 et à Bruxelles en 1898. Ses apparitions en Grande-Bretagne et aux États-Unis ont été moins favorablement accueillies, mais il est très populaire en Amérique du Sud. Il a enseigné à Ithaca College de 1924 à 1927 et à la Julliard School à New York.
César Thomson a repris bon nombre des œuvres alors méconnues de Niccolò Paganini, et il a beaucoup contribué à l'édition, l'organisation et la transcription des œuvres de l'école italienne, de compositeurs tels que Corelli, Haendel, Tartini, Bach, Nardini et Vitali.
Œuvres
1909 : Rhapsody Zigeuner pour violon et orchestre.