Дебют за национальную сборную Англии состоялся 17 мая 1964 года в товарищеском матче против сборной Португалии. Был включён в состав на Чемпионат Европы 1968 в Италии, на котором англичане заняли 3-е место. Всего Томпсон провёл за сборную 16 матчей.