Działał w różnych towarzystwach misyjnych, w latach 1821–1825 był dyrektorem pruskiego Towarzystwa Biblijnego, uczestniczył w dorocznych zgromadzeniach towarzystw biblijnych w Londynie.
Na Uniwersytecie w Halle Tholuck spotkał się z oporem tamtejszych racjonalistów, Geseniusa i Wegscheidera, jednak jego wpływ okazał się silniejszy. Poróżnił się także z konserwatystami. Kiedy Ernst Ludwig von Gerlach domagał się państwowej kontroli nad nauczaniem teologii, Tholuck sprzeciwił się temu, był też przeciwny wykluczaniu racjonalistów z Kościoła.
August Tholuck pełnił funkcję kaznodziei uniwersyteckiego, prowadził duszpasterstwo akademickie, angażował się też w działalność diakonijną. W swej twórczości teologicznej koncentrował się na egzegezie biblijnej i komentowaniu symboli wiary, Ojców Kościoła (przede wszystkim Jana Chryzostoma) i reformatorów, głównie Marcina Lutra i Jana Kalwina, był także autorem literatury budującej. Był wydawcą komentarzy biblijnych Kalwina oraz jego dzieła Institutio religionis christianae.
Zmarł 10 czerwca 1877 w Halle.