Thompson viet mye av sin karriere til studie av Maya sivilisasjonen. I 1879 publiserte Popular Science Monthly en artikkel av Thompson hvor han hevdet at de gamle Maya monumentene som han aldri hadde sett unntatt i bøker var et bevis for det tapte kontinentet Atlantis. En mening som hans senere forskere ville endre. Artikkelen tiltrakk seg oppmerksomheten til Stephen Salisbury III som overtalte Thompson å flytte til Yucatánhalvøya i Mexico for å utforske ruinene på hans vegne.