早年經曆
高中時期
克萊·湯普森畢業于洛杉矶的聖瑪格麗塔天主教高中。
高三時，湯普森入選了區最佳陣容第二隊以及橘子郡最佳陣容第三隊；高四時，湯普森場均得到21分，帶領聖瑪格麗塔天主教高中以30勝5負的戰績進入到了州三級聯盟冠軍賽。在州冠軍賽決賽上，湯普森投中7個三分球，刷新了這項賽事的紀錄，當選州三級聯賽年度最佳球員，入選西部地區最佳陣容第一隊和EA體育全美最佳陣容第二隊。
大學時期
2008年，克萊·湯普森進入華盛頓州立大學。
2008-09（大一）賽季，克萊·湯普森以首發身份打滿了33場比賽，場均得到12.5分，三分球命中率和罰球命中率均位居全隊之首，入選大十區年度最佳新秀陣容。
2009-10（大二）賽季，克萊·湯普森場均得到19.6分，名列大十區第二位，成為校隊曆史上個人總得分達到1000分的第三快球員，入選大十區年度最佳陣容一隊，并獲得約翰·伍登獎季中提名。在大阿拉斯加挑戰賽中，湯普森轟下創紀錄的43分并當選為最傑出球員——單場43分也是華盛頓州大隊史單場第三高紀錄。
2010-11（大三）賽季，克萊·湯普森場均得到21.6分成為大十區首席得分手，賽季733分的總得分創隊史紀錄，在隊史總得分榜單上排名第三，再次入選大十區最佳陣容一隊，成為隊史第三位兩度入選分區第一陣容的球員，此外，湯普森還是隊史首個單賽季三次赢得周最佳的球員。2011年大十區錦标賽，湯普森投中8個三分轟下43分創錦标賽紀錄。
國家隊經曆
2009年，克萊·湯普森代表美國國家隊出戰FIBA U19組的比賽，獲U19世青賽冠軍。
2014年7月14日，美國男籃國家隊在官方推特上公布了7月底在拉斯維加斯的19人迷你訓練營名單，克萊·湯普森入選。
2014年8月23日，克萊·湯普森入選美國男籃參加世界杯的12人大名單。
2014年9月15日，美國男籃以129-92擊敗塞爾維亞，奪得了首屆男籃世界杯的冠軍，克萊·湯普森在本屆世界杯場均出場23.2分鐘，貢獻12.7分、1.3個籃闆和2.1次助攻。
2016年6月27日，美國男籃官方正式公布了2016年裡約奧運會美國男籃12人大名單，克萊·湯普森入選。
技術分析
進攻：
投射是克萊·湯普森最大的價值，但湯普森進攻技術較為單一，缺少斯蒂芬·庫裡那樣娴熟的控球，比賽中幾乎看不到湯普森像庫裡那樣，運球-急停-投籃一氣呵成。湯普森無法扮演持球人角色，他更像接球投籃機器，在所有射手中受助攻率僅低于老鷹的凱爾·科沃爾。湯普森很少到禁區去，因為自主進攻技術不夠好，很難獲得罰球，缺少突破和造犯規影響了湯普森發揮的穩定性，也拉低了湯普森的真實命中率。
防守：
克萊·湯普森能防3個位置，由于庫裡進攻任務太重，且身體單薄，湯普森經常被安排防守控衛，從而也解放了庫裡的進攻。湯普森的防守短闆是運動能力不足，但他十分頑強。
場外生活
克萊·湯普森的父親是前湖人球星、1978年NBA狀元秀米切爾·湯普森，職業生涯赢得過2次NBA總冠軍，曾在湖人擔任現場解說一職；湯普森的母親曾是大學排球運動員。米切爾·湯普森共有三個兒子，克萊·湯普森排名老二，老大麥查爾也是一名籃球運動員，曾短暫效力于克利夫蘭騎士隊，老三特雷西打棒球，曾在2009年被MLB的芝加哥白襪隊選中。
由于父親的緣故，克萊·湯普森從小就能得到很多名宿的悉心指導，這其中就包括“滑翔機”克萊德·德雷克斯勒，“小飛俠”科比·布萊恩特，其中“怒吼天尊”拉希德·華萊士還陪他玩過遊戲機。
盡管湯普森一副乖乖仔的形象，但是2011年湯普森卻曾有持有大麻被禁賽的污點，這也一度影響到了他賽場上的形象。
2017年1月13日，克萊·湯普森的母校聖瑪格麗塔天主教高中退役了他的高中球衣。
人物評價
克萊·湯普森是頂級的三分射手，需要優化投籃選擇；自主進攻平平，很少傳球，能在低位背打對手；防守端兼具臂展和移動，能夠盯防控衛。（新浪體育評）
為兒子感到驕傲，克萊很好地讓自己展現出了職業球員的風範，表現出非常紳士的一面。（克萊·湯普森的父親米切爾·湯普森評）
克萊·湯普森100%配得上進全明星。（勇士隊友斯蒂芬·庫裡評）
克萊·湯普森和騎士球員勒布朗·詹姆斯是現役聯盟最出色的兩名全能型球員。（NBA名宿魔術師約翰遜評）
