Estudià piano amb Karl Bärmann i composició amb Joseph Rheinberger a la Königlichen Musikschule de Munic. En acabar la seva formació esdevingué professor de piano i harmonia d’aquest centre, on el 1903 succeí a Rheinberger en la càtedra de composició. Entre els seus alumnes més destacats hi hagué Ernest Bloch. Les obres de Thuille -bàsicament òperes, peces simfòni ques i de cambra-, de llenguatge conserva dor en comparació amb el de contemporanis seus com G. Mahler o R. Strauss, no han quedat en el repertori malgrat la seva excel·lent factura. Assolí un gran prestigi com a teòric en el seu temps i la seva obra Harmonielehre ('Teoria de l’harmonia'), escrita en col·laboració amb Rudolf Louis, és encara de referència.