In seguito è stato scelto con la dodicesima scelta assoluta dai Sacramento Kings nel Draft NBA 2008. Il suo anno da rookie, positivo a livello personale (11,1 punti e 7,4 rimbalzi di media a partita), si rivela però essere disastroso per i Kings, che chiudono la stagione all'ultimo posto con 17 vittorie e 65 sconfitte. La stagione successiva, grazie anche alla scelta al draft del futuro Rookie dell'anno Tyreke Evans, le cose vanno meglio per la squadra californiana, che ottiene 25 vittorie a fronte di 57 sconfitte, grazie anche all'importante apporto offerto da Thompson, che raccoglie 12,5 punti, 8,5 rimbalzi, 1,7 assist ed 1 stoppata di media a partita (massimo in carriera per ciascuna di queste statistiche).