Thompson đã phải chịu sự giam cầm 9 năm tiếp theo. Đầu tiên, Thompson bị Việt Cộng giam giữ rồi sau đó được gửi ra Hà Nội. Trong trại giam, Thompson đã bị tra khảo và bỏ đói, và phải chịu sự cách ly khỏi những tù binh Mỹ khác. Ông được trả tự do vào giữa tháng 3 năm 1973 trong Chiến dịch Homecoming.