[1]​ Fue hijo del exitoso químico Harald Thaulow (1815-1881) y de Nicoline "Nina" Louise Munch (1821-1894).

Se convirtió en una de las principales figuras jóvenes en la escena artística del país, junto con Christian Krohg y Erik Werenskiold, y ayudó a establecer la primera exhibición nacional de arte (conocida como Høstutstillingen o Exhibición de Otoño) en 1882.

[4]​ Thaulow se mudó a Francia en 1892, donde viviría hasta su fallecimiento, en 1906.

Pronto descubrió que el paisaje urbano de París no le agradaba.

Sus mejores pinturas las realizó en pueblos pequeños tales como Montreuil (1892-94), Dieppe y las villas circundantes (1894-1898), Quimperle en Brittany (1901) y Beaulieu-sur-Dordogne, en el departamento de Corrèze (1903).