Thomsonův jev je jedním ze tří vratných termoelektrických jevů (často označovaných jednoduše jako termoelektrický jev), dalšími jsou Seebeckův jev a Peltierův jev. V roce 1851 vedly Williama Thomsona (později lorda Kelvina) termodynamické úvahy k závěru, že v termoelektrickém obvodu existují kromě zdrojů elektromotorické síly (emf), které se nacházejí na přechodech. Konkrétně předpověděl, že emf vzniká v jednom vodiči vždy, když je přítomen teplotní gradient. Pravdivost této předpovědi lze prokázat experimentem znázorněným na tomto obrázku.

V tomto experimentu prochází proud železnou tyčí, která je ohnutá do tvaru písmene U. V tomto případě se jedná o pokus, při kterém je proud ohýbán do tvaru písmene U. Kolem obou stran U jsou navinuty odporové cívky R1 a R2, jak je znázorněno na obrázku. Ty tvoří dvě ramena vyváženého Wheatstoneova můstku. Spodní část U se pak zahřívá. Tím se vytvoří dva teplotní gradienty – kladný, který se táhne od A k C, a záporný, který se táhne od C k B. V důsledku této operace se můstek stane nevyváženým v takovém směru, který ukazuje, že odpor R1 se zvýšil více než odpor R2. Je zřejmé, že na R1 se uvolňuje teplo a na R2 se absorbuje.

Absorpce tepla je důkazem elektromotorické síly, která působí ve stejném směru jako proud, to znamená, že elektrická energie je do obvodu dodávána na úkor tepelné energie prostředí. Tak je tomu v úseku AB. Podobně v úseku AC působí proti proudu emf s následnou přeměnou elektrické energie na tepelnou. V železe by tedy Thomsonův emf vyvolal proud v železe z horké oblasti do studené. stejnou vlastnost, která se označuje jako záporný Thomsonův jev, vykazují kromě železa i mnohé kovy, včetně vizmutu, kobaltu, niklu a platiny. Další skupina kovů, včetně antimonu, kadmia, mědi a stříbra, vykazuje pozitivní Thomsonův jev; v těchto kovech je směr Thomsonova pole takový, že podporuje proud v kovu z chladných oblastí do horkých. U jednoho kovu, olova, je Thomsonův jev nulový. U některých kovů se při zvyšování teploty nebo při změně krystalové struktury Thomsonův jev obrací.

Velikost Thomsonova emfektu pro daný materiál, a, se vyjadřuje pomocí Thomsonova koeficientu, σa, který má rozměry emf/stupeň. σa dt je tedy emf, který existuje mezi dvěma body, jejichž teploty se liší o dt °C. Z toho vyplývá, že teplo pohlcené za sekundu mezi dvěma body o teplotě t1, resp. t2, když materiálem prochází proud I ampér, je dáno vztahem

Pohlcené teplo/sec = I σa dt – I 2R

Thomsonův koeficient, σa, je kladný (záporný) pro materiály vykazující kladný (záporný) Thomsonův jev. Výraz ve výše uvedené rovnici je jednoduše Jouleovo teplo, které se vždy uvolňuje při průchodu proudu nedokonalým vodičem. Nemá žádný vztah k Thomsonovu jevu, ale pro úplnost je do rovnice zahrnut.