Thaulow nació en el Ducado de Schleswig de Johan Frederik Thaulow (1768–1833) y Caroline Henriette Tugendreich Looft. Era hermano de Heinrich Arnold Thaulow y Harald Thaulow , y primo de Henrik Wergeland y Camilla Collett . En 1839 se casó con Margreta Elisabeth Juel, y entre sus hijos estaba el médico Johan Fredrik Thaulow e Hilda Thaulow, la madre del químico Axel Aubert . [1]
Estudió química en Kiel y llegó a Christiania en 1832. Después de continuar sus estudios en Copenhague, Estocolmo, Berlín, Giessen y París, volvió a la universidad de Christiania. Fue nombrado profesor de química en 1844. [1]