查尔斯·威维尔·汤姆森（Charles Wyville Thomson，1830年3月5日—1882年3月10日），苏格兰博物学家和海洋动物学家，曾担任挑战者号远征首席科学家。其在此次考察中的工作革命性地改变了海洋学，因此被封为爵士。

汤姆森1830年3月5日出生于苏格兰林利斯戈，父亲是医生。

1846年，他进入爱丁堡大学医学系，但对植物学、动物界和地质学更感兴趣。

1850-1870年，汤姆森在数所大学教授动物学和植物学。期间，他娶珍妮·道森为妻。

1868-1869年，他在英国皇家海军资助下进行探险，在4427米的水下发现生物。当时英国科学界流行爱德华·福布斯的观点，认为深海中没有生物，然而约瑟夫·汤姆逊的报告《海洋的深度》（1873）却阐述了与之针锋相对的观点。

1870年担任爱丁堡大学自然历史教授。

1871年，汤姆森申请进行新的考察活动，次年12月21日“挑战者号”出发，同行的还有6位科学家、3位生物学家。整个探险长达三年半，测出了海洋最深的地点，发现4417种新的物种。

1876年船员们回到英国，次年汤姆森做了报告，并在爱丁堡成立专门的工作室整理探险数据。

1877年发表《“挑战者”之旅》报告，并被授予爵位。

然而，约瑟夫·汤姆逊的健康急转直下，1882年在家乡去世。