一戰開始不久，很快就由運動戰轉入了塹壕戰，通常在猛烈的，甚至持續達幾個月的炮火準備後，步兵們就要發起進攻了，但由於雙方的隱蔽工事極為堅固，在進攻途中面對那些鋪天蓋地的榴霰彈和猛烈的機槍火力，造成極大傷亡，一旦進入敵人的塹壕，剩下的步兵們手中的步槍已經不足以對付敵人了，當時步兵們根本無力在泥濘中攜帶重機槍和早期故障頻繁的輕機槍提供火力支援。

作為二線選手的美國遠征軍在投入歐洲戰場後，也遇到了同樣的問題，不過美軍當時裝備了一種傳統武器，也就是霰彈槍，拉一下開一槍，由於發射密集的霰彈，在戰壕中殺傷效果很好，以至於德軍命令抓到美軍的霰彈槍手，不需審判就可以就地槍斃。即便如此，美軍的霰彈槍由於彈容量有限，裝填困難，依然存在很大問題，而當時德國已經為他們的“暴風突擊隊”專門研製了發射9毫米巴拉布魯姆手槍子彈的MP-18“博格曼”衝鋒槍，效果良好，堪稱一戰中最好的近戰武器，受此啟發，美國人也開始研製自己的衝鋒槍。

一戰爆發後，湯普森將軍的設計小組針對美國遠征軍勃朗寧自動步槍不適合塹壕和鐵絲網間作戰的特點，放棄了複雜的導氣式結構，轉而採用了結構簡單、運動部件少的自由槍機結構的自動武器設計。但採用自由槍機結構的自動武器，只能發射裝藥量少、膛壓低的手槍彈如果使用步槍彈則擊發時會發生槍機過早開啟、膛壓導致彈殼爆裂的故障因此該設計小組最後選用了直彈筒的11.43毫米（0.45英寸）的大威力手槍彈，該彈是湯普森衝鋒槍成功的重要祕訣。

湯普森衝鋒槍第一型量產時為M1921。因一戰結束軍方需求消失，這個版本推廣民用市場中平民亦可購買，但其極高昂的價格使銷售情況極差（M1921售價200美元，當時一輛福特汽車只售賣400美元）。M1921有小批量銷售到美國郵政檢查部門（英語：United States Postal Inspection Service）（保護郵件避免劫案）和美國海軍陸戰隊，其次是銷售幾個美國警察部門及極少地銷售至世界各地，其中主要是中美洲和南美洲的警察。 海軍陸戰隊在中國及香蕉戰爭中使用了湯普森衝鋒槍。它們提供的火力（4人小隊）與一支九人的班相當。因此，它在對抗尼加拉瓜游擊隊可以作為一個良好的固定火力點。然而，湯普森衝鋒槍並不是盡善盡美，其缺點主要來自重量，此外50碼以外射擊就變得不準確和同樣使用.45 ACP，卻缺乏.45 ACP手槍的穿透力。第一批湯普森衝鋒槍由愛爾蘭代理商（特別是哈利·博蘭）購買。第一次湯普森衝鋒槍的測試是由第三科克旅的指揮官湯姆‧巴里在愛爾蘭共和軍領導人米高·柯林斯的監察下進行。起初共購買了653支，但在1921年6月時其中495支在紐約被美國海關當局查獲。其餘的則通過利物浦到達愛爾蘭共和軍手上，並在愛爾蘭獨立戰爭的最後一個月中使用。愛爾蘭共和軍與英國在1921年7月休戰後，進口了更多湯普森衝鋒槍並於隨後的愛爾蘭內戰中使用。但是它們到了愛爾蘭卻發現並不是非常有效，湯普森衝鋒槍造成的人員傷亡只有32%。

第二次世界大戰爆發時，英國、法國都緊急向自動軍械公司訂購了湯普森衝鋒槍。 第二次世界大戰期間共生產了150多萬支軍事型湯普森衝鋒槍。第二次世界大戰湯普森衝鋒槍編排給盟軍偵察兵、士官（下士、中士或更高）和巡邏隊隊長手中。其極高的近戰火力，使得在歐洲戰場中的湯普森衝鋒槍被廣泛利用於英國突擊隊、美國傘兵及遊騎兵營。一個瑞典的M1928A1變種名為Kulsprutepistol m/40代表40式衝鋒槍，並於1940年至1951年期間在瑞典軍隊中服役。蘇聯通過租借法案亦獲得一些湯普森衝鋒槍，然而因為彈藥不足而沒有廣泛利用。中國也因為租案法案而得到湯普森衝鋒槍，供應中國的湯普森衝鋒槍會首先被運到印度再用運輸機經駝峰航線送到國軍士兵手上，後來因為緬甸戰場的戰局好轉而重開滇緬公路，湯普森衝鋒槍等援華物資得以直接經陸路運往中國戰場。

其實早在1922年，孫中山先生從美國購入30支M1921，用於武裝其衛隊，這些武器在陳炯明叛變事件中曾發揮了積極作用，這也是有據可查的衝鋒槍在中國最早的應用。1923至1924年，廣東兵工廠曾仿製過39支M1921。1926年，山西軍人工藝實習廠也開始仿造，1927年改稱太原兵工廠後，專門建立衝鋒槍廠，1928年月產達900支。國民政府接管後一度停造，1932至1934年期間又恢復生產，最高月產250支。到1946年，西北製造廠又批量生產該槍。這些仿製品統稱為“晉造手提機槍”，根據前方有無小握把，可分為兩種型號，有前握把者較長、較重，兩者均採用20發彈匣，也可通用50發彈鼓。這些晉造“湯姆式”標稱口徑都是11.25毫米，經常讓人誤以為它與美國原產的口徑不同，實際上兩者的彈藥是通用的。中國產“湯姆式”的另一主要廠家是重慶武器修理所，1928年至1935年間累計生產兩種型號共4700支，口徑均為7.63毫米，以求與駁殼槍彈通用，其中一種仿自M1923型，裝有兩腳架，可兼作輕機槍使用。此外，華陰、赤水等兵工廠亦曾仿造此槍。這些中國產的湯姆遜仿製品裝備的廣泛程度遠遠超過今人的想象，在中原大戰中各路軍閥都有使用，到抗戰之前，甚至連甘涼一帶少數民族武裝手中也有少量的湯姆遜衝鋒槍。這些仿製品與美國原槍相比，尺寸和細節均有不同，零件一般也不通用，品質更是參次不齊，同時因為磨損和子彈來源等原因，到抗戰中期後應用反而不多，取而代之的是美國提供的原產品。由於舶來品數量很多，雖然1947年國民黨第90兵工廠也根據M1式仿製成功“四五衝鋒槍”，但最終未批量生產。

那麼湯姆遜衝鋒槍為什麼叫做“芝加哥打字機”呢？原因很簡單，湯姆遜衝鋒槍正式誕生的時候，並沒有得到美國軍方的認可，其不得不轉向民用市場銷售，結果其購買者大多都是美國的黑幫分子，在那個時候，正逢禁酒運動，私酒販子從加拿大大量走私酒類到美國，芝加哥正是其中的重要中轉站，黑幫分子們在這裡裝備了數量最多的湯姆遜衝鋒槍，以便在與警方對抗和黑幫火拼中獲得火力優勢，加之其射速極快，如同打字機一般，因此被稱之為“芝加哥打字機”。