Le , Thompson est drafté en quatrième position à la Draft 2011 de la NBA par les Cavaliers de Cleveland. A cette époque, il devient le basketteur canadien drafté le plus haut dans l'histoire de la NBA, avant qu'Anthony Bennett et Andrew Wiggins ne deviennent respectivement les premiers choix des drafts 2013 et 2014. Cory Joseph, son coéquipier au lycée et à l'université, est également drafté la même année en vingt-neuvième position par les Spurs de San Antonio. Cette draft est la seconde de l'histoire de la NBA dans laquelle deux joueurs canadiens sont sélectionnés au premier tour. Par ailleurs, la sélection en vingt-sixième position par les Mavericks de Dallas de Jordan Hamilton permet à l'université du Texas de placer pour la première fois de son histoire trois joueurs au premier tour d'une même draft.