Fils de la réalisatrice et scénariste Danièle Thompson et petit-fils de Gérard Oury.

Baignant dans le cinéma dès son plus jeune âge, Christopher Thompson se destine très tôt à une carrière de comédien. On l'aperçoit ainsi en Saint-Just dans la fresque La Révolution française de Robert Enrico en 1989, puis sous la direction de cinéastes aussi divers que Bob Swaim (L'Atlantide, 1992), Elie Chouraqui (Les Marmottes, film pour lequel il est nommé au César du Meilleur espoir masculin), Francis Girod (Délit mineur, 1994) ou Laurent Boutonnat (Giorgino, id.). A l'international, il s'illustre chez James Ivory (Jefferson à Paris, 1995), Isabel Coixet (L'Heure des nuages, 1998) ou aux côtés de Leonardo DiCaprio dans Rimbaud Verlaine (1997). Son physique avantageux lui ouvre par ailleurs les portes de quelques sagas télévisuelles prestigieuses comme Les Liens du coeur (1996), Le Comte de Monte-Cristo (1998) et Les Misérables (2000), toutes signées Josée Dayan.

Mais c'est en travaillant en tant que scénariste aux côtés de sa mère qu'il récolte ses plus beaux rôles. En 1999, il participe ainsi au succès de La Bûche, premier long métrage mis en scène par Danièle Thompson. Cette fructueuse collaboration se poursuit avec l'écriture de Décalage horaire en 2002, Fauteuils d'orchestre, qui lui vaut une nomination au César du Meilleur scénario original en 2007, et d'un autre film choral, Le Code a changé, en 2008. Il se lie également d'amitié avec l'ancien journaliste de Studio Magazine Thierry Klifa, pour qui il collabore à l'écriture d'Une vie à t'attendre en 2004 et du Héros de la famille en 2006. Ses activités de scénariste ne l'empêchent pas pour autant de briller devant la caméra de Vincent Dietschy pour Didine (2008), une comédie romantique qui lui permet de donner la réplique à sa compagne Géraldine Pailhas.