Wspólnie z Josephem Condonem opracował sprzęt komputerowy oraz oprogramowanie dla Belle, szachowego komputera, który w 1980 roku zdobył mistrzostwo USA, a później i świata komputerów. Thompson napisał również programy do generowania kompletnej listy zakończeń szachowych, umożliwiając graczom komputerowym wykonywanie „perfekcyjnych” ruchów, gdy tylko na szachownicy pojawi się jedna z zaprogramowanych sytuacji. Później, z pomocą eksperta od zakończeń szachowych, Johna Roycrofta, opublikował swoje pierwsze rezultaty na CD-ROM-ie.
Inne z wynalazków informatycznych zawdzięczanych Thompsonowi to hierarchiczny system plików oraz potoki komend.
Nagrody W 1980 został wybrany do Amerykańskiej Narodowej Akademii Inżynierii i Narodowej Akademii Nauki. Wraz z Dennisem Ritchie w 1983 został wyróżniony Nagrodą Turinga za ogólny wkład w rozwój systemów operacyjnych oraz stworzenie systemu Unix. W 1998 za to samo zostali odznaczeni amerykańskim Narodowym Medalem Technologii. Inne zdobyte wyróżnienia to: przyznawana przez IEEE Nagroda Emmanuela Piore oraz Medal Richarda W. Hamminga. Za zasługi dla współczesnej informatyki społeczność grup dyskusyjnych Usenetu uzgodniła swego czasu, że będzie on nazywany po prostu Ken.