1940年6月21日、トンプソンは79歳で死去し 、ニューヨーク州ウェストポイントの陸軍士官学校にて埋葬された。皮肉にも彼の死後まもなくして第二次世界大戦参戦の瀬戸際に立たされたアメリカでは、陸軍が大量のトンプソン・サブマシンガンを購入し、太平洋戦争が始まると海軍及び海兵隊もこれに続いた。やがてトンプソン・サブマシンガンはイギリスやソビエト連邦などにも輸出され、第二次世界大戦を通じてアメリカを代表する火器の一つとなり、戦後も長らく使用されてゆくこととなる。
1914年、欧州にて第一次世界大戦が勃発する。トンプソンは連合国側の主張に強い共感を覚えたという。当初アメリカは参戦しなかったものの、彼は欧州における小火器の需要を強く認識し、この戦争を利益を手にするまたとない機会とも捉えていた。トンプソンは11月に陸軍を退役し、レミントン・アームズ社の主任技師に就任した。彼はペンシルヴァニア州チェスターのエディストン工場の監督官となる。エディストン工場は当時世界最大の小火器製造工場であり、イギリス軍向けのリー・エンフィールド小銃やロシア帝国軍向けのモシン・ナガン小銃を製造していた。第一次世界大戦で生まれた塹壕戦は戦争の形態を変える戦術であった。1916年からトンプソンは「塹壕箒(trench broom)」と仮称する、塹壕内で敵を駆逐する事を目的とした自動式小火器の設計と試作を繰り返していた。トンプソンは既存小火器の設計を調べるうちに、ジョン・ブリッシュ米海軍少佐が考案した摩擦式の遅延ブローバック構造に感銘を受けた。やがてブリッシュと組んだトンプソンは、ベンチャーキャピタルの援助を受けてオート・オードナンス社を設立し、後にトンプソン・サブマシンガンと呼ばれることになる自動式小火器の最終的な調整に移った。1917年、ようやくアメリカは第一次世界大戦に参戦し、トンプソンは陸軍に准将として復帰する。彼は戦争が終わるまでの間、工廠長として全陸軍部隊の小火器生産を監督した。この業務の為、彼は防衛殊勲章(Distinguished Service Medal)を受章している。1918年12月、トンプソンは再び退役し、最終段階に入っていた自動式小火器の設計へと戻った。当初、彼らが目指した自動式小火器は反動利用方式やガス圧方式のような複雑さを持たぬ、ブリッシュ式の遅延ブローバック方式を用いた自動小銃であった(トンプソン自動小銃）。この自動小銃の実用試験では、当時軍が小銃弾として採用していた.30-06スプリングフィールド弾がブリッシュ式の機関を動作させるにはあまりに強力すぎるという問題が浮かび上がってきた。最終的にトンプソンは以前から使用銃弾の候補であった陸軍正式拳銃M1911用の.45ACP弾を使用することに決めた。1920年にはこの自動火器の特許を取得したものの、第一次世界大戦が休戦に持ち込まれてから銃器の売り上げは芳しくなく、軍との契約は見込めなくなっていた。その為、トンプソンは法執行機関向けの販売を開始し、大きな利益を上げた。しかし1928年には売り上げが落ち込み会社の経営状況が悪化し始めた為、トンプソンはオート・オードナンス社の経営者を辞する事となる。
2015年には、ウエスタン・リーグ公式戦17試合に登板。通算で55回2/3を投げたが、0勝8敗、防御率7.28という成績にとどまった。2016年には、ウエスタン・リーグ公式戦20試合に登板。2勝1敗、防御率3.03を記録したが、シーズン終了後に背番号を64へ変更することが球団から発表された。2017年には、ウエスタン・リーグ公式戦6試合に登板。通算投球回数はわずか5イニングで、勝敗は付かず、防御率も7.20と振るわなかった。さらに、入団以来一軍公式戦への登板機会がなかったことから、内野手へ転向することを決意。シーズン終了後の練習から、遊撃手として再スタートを切った。球団では10月28日に佐野へ支配下選手契約の解除を通告したが、上記の事情から、11月21日に佐野との間で育成選手契約を締結。背番号も121に変更した。2018年には、登録ポジションを投手から内野手へ変更した。7月31日には、支配下登録選手へ復帰するとともに、登録ポジションを外野手に変更。背番号も93に改めた。さらに、8月20日には右打ちから両打ちに変更。ウエスタン・リーグ公式戦には72試合の出場で、打率.183、1本塁打ながら、山足達也に次いでチーム2位の6盗塁を記録した。10月5日の対福岡ソフトバンクホークス25回戦（京セラドーム大阪）8回裏に、代走で一軍公式戦へのデビューを果たしたが、打席へ立つまでに至らないままシーズンを終えた。シーズン終了後には、台湾で開かれたアジアウインターリーグに、NPBウエスタン・リーグ選抜チームの一員として参加。主に代走で14試合に出場すると、11盗塁を成功させたことでリーグの盗塁王になった。2019年には、春季キャンプを二軍で迎えたものの、途中から一軍へ昇格。オープン戦14試合に出場すると、打率.385、チームトップの7盗塁という好成績を残した末に、プロ入り後初めての開幕一軍入りを果たした。4月2日の対ソフトバンク戦（京セラドーム）9回裏に代打で一軍公式戦初打席を迎えると、左投手の川原弘之から、右打席で一軍公式戦初安打をマーク。そのまま一軍へ定着すると、7月6日にほっともっとフィールド神戸で催された同カードの5回裏に、左投手の大竹耕太郎から右打席で一軍公式戦での初本塁打を放った。さらに、5日後（11日）に楽天生命パークで催されたフレッシュオールスターゲームにも、ウエスタン・リーグ選抜チームのメンバーとして初出場。当初選出されていたチームメイト・頓宮裕真の故障辞退に伴う補充選手という扱いながら、6回表に代打で右投手の清水昇から左打席で二塁打を放ったことを皮切りに、2打席2安打1盗塁1得点と活躍した。