Även om det var mållöst vid pausen, Villagers svarade på fyra nederlag i-en-row genom att ta spelet till värdarna.
Thompson sköt långt från Taron Hares kors, och Danny Clarke tvingade Sam Johnson till en bra räddning.
Det var ingen överraskning när Thompson gav North Ferriby fördelen på 49:e minuten. Deadline-dagen undertecknandet markerade hans första mål för Grange Lane klubben genom att avrunda målvakten och slotting in från en snäv vinkel.
Gus Mafutas sena strejk jämnade nästan ut poängen, men North Ferriby höll på för att vinna.
Rapport från Pressföreningen.
Matchändar, Gateshead 0, North Ferriby United 1.
Andra halvlek, Gateshead 0, North Ferriby United 1.
Connor Oliver (North Ferriby United) visas det gula kortet för en dålig foul.
Substitution, North Ferriby United. Ryan Fallowfield ersätter Connor Robinson.
Mitch Brundle (Gateshead) visas det gula kortet.
Substitution, Gateshead. Adam Wrightson ersätter James Bolton.
Substitution, North Ferriby United. Ryan Kendall ersätter Reece Thompson.
Substitution, North Ferriby United. Danny Emerton ersätter Jake Skelton.
Mål!  Gateshead 0, North Ferriby United 1. Reece Thompson (norra Ferriby United).
Substitution, Gateshead. Gus Mafuta ersätter Rhys Oates.
Substitution, Gateshead. Danny Johnson ersätter Sam Jones.
Andra halvan börjar Gateshead 0, North Ferriby United 0.
Första halvlek, Gateshead 0, North Ferriby United 0.
Patrick McLaughlin (Gateshead) visas det gula kortet för en dålig foul.
Sam Jones (Gateshead) visas det gula kortet för en dålig foul.
Första halvan börjar.
Lineups tillkännages och spelarna värms upp.
Reece Thompsons andra-halva mål gav North Ferriby sin första bort seger i femte nivån när de slog kämpande Gateshead.