Thompson được yêu cầu vẫn tiến hành các chuyến bay do thám, một nhiệm vụ mà một số người cho là hình phạt vì đã can thiệp và chuyên chở nạn nhân Mỹ Lai. Thompson bị bắn năm lần, lần cuối cùng, ông bị gãy xương lưng. Trong suốt phần còn lại cuộc đời, ông chịu đựng những nỗi đau tâm lý về thời gian phục vụ tại Việt Nam.

Chính xác là 30 năm sau Mỹ Lai, ba người trong đội bay mới được trao tặng huy chương Quân nhân - Soldier’s Medal (Andreotta được truy tặng), huy chương cao nhất của nước Mỹ cho sự anh hùng trong các nhiệm vụ không trực tiếp chiến đấu. Năm 1999, Thompson và Colburn nhận giải Peace Abbey Courage of Conscience Award. Cuối năm đó, hai người là đồng chủ tịch của STONEWALK, nhóm hoạt động đã đưa tấm đá 1 tấn khắc dòng chữ "Những thường dân vô danh bị giết trong Chiến tranh" từ Boston đến Nghĩa trang quốc gia Arlington.

Năm 1998, Thompson và Colburn trở lại làng Mỹ Lai, và gặp lại những người đã được cứu, kể cả Đỗ Hòa – đứa trẻ 8 tuổi được kéo ra từ cái mương thoát nước ngày đó. Họ cùng khánh thành ngôi trường tiểu học mới cho trẻ em của làng

Trong cuộc phỏng vấn năm 2004 chương trình 60 phút, ông đã nói về những người lính trong đại đội C tham gia vụ thảm sát, "Tôi muốn nói, tôi ước rằng tôi là người đủ độ lượng để nói tôi tha thứ cho họ, nhưng, có Chúa chứng giám, tôi không thể."

Ông phục vụ tại ủy ban cựu chiến binh ở Louisiana, và có một bài giảng ở Học viện Hải quân Hoa Kỳ năm 2003 và ở Học viện quân sự Hoa Kỳ (trường West Point) năm 2005 về đề tài Đạo đức quân sự chuyên nghiệp.

Ở tuổi 62, sau điều trị ung thư, ông dừng điều trị thuốc và qua đời ngày 06 tháng 1 năm 2006 tại trung tâm y tế cựu chiến binh ở Alexandria, Louisiana. Lawrence Colburn, xạ thủ súng máy trong tổ bay của Thompson năm xưa, đến từ Atlanta, Georgia và ở bên giường bệnh. Thompson được chôn cất ở Lafayette, Louisiana với đầy đủ nghi thức nhà binh gồm 21 phát đại bác và một chiếc trực thăng bay đưa tiễn.