El 17 de febrero de 2010, Thornton fue traspasado a Washington Wizards como parte de un intercambio a tres bandas, en el que Žydrūnas Ilgauskas, una primera ronda del draft de 2010 y los derechos de Emir Preldžič se marchaban desde Cleveland Cavaliers a Washington; Antawn Jamison desde Washington a Cleveland; Drew Gooden de Washington a Los Angeles Clippers y Sebastian Telfair de Los Angeles a Cleveland.