Jeho otec Johann Baptist Hilsdorf byl také fotografem. On a jeho mladší bratr Jacob, který se také stal fotografem, absolvovali první hodiny v jeho ateliéru. Studovali také kresbu u umělce v Mohuči. Po ukončení výcviku se seznámil s Friedrichem Müllerem. V roce 1891 nastoupil do Müllerova ateliéru v Mnichově a brzy se stal jeho obchodním partnerem. Specializoval se na velkoformátové portréty v sépiovém odstínu, které prezentoval na výstavách.
V roce 1893 se zasnoubil s Müllerovou dcerou Emilií. Vzali se v roce 1894, poté, co strávil rok ve Spojených státech, a měli několik dětí, včetně Johanny (1900–1997) a Caroly (1903–1983), které byly zaměstnány v Deutsche Werkstätten Hellerau.
Po Müllerově smrti v roce 1903 Hilsdorf převzal studio, ale ponechal si jméno svého nevlastního otce a nazval jej ateliér Friedrich Müller-Hilsdorf. V roce 1905 byl princem regentem Luitpoldem jmenován „královským bavorským dvorním fotografem“.
V roce 1945, během druhé světové války, bylo jeho studio zničeno, což vedlo ke ztrátě více než 100 000 negativů. Dochovalo se méně než 2000 fotografických desek, které jsou v současnosti v držení mnichovského městského muzea. Jeho dílo bylo z velké části zapomenuto až do roku 1978, kdy se v Bingenu konala výstava prací jeho bratra Jacoba. To podnítilo zájem historiků a v roce 1983 následovala výstava jeho prací.
Galerie
Gustav Krupp von Bohlen und Halbach s rodinou, 1928
Berthold Roland (ed.): Theodor Hilsdorf 1868–1944.Königlich-Bayerischer Hofphotograph, Landesmuseum Mainz, 1987
Berthold Roland (ed.): Nicola Perscheid, Theodor a Jacob Hilsdorf, August Sander.Der rheinland-pfälzische Beitrag zur Geschichte der Photographie, katalog výstavy, Landesmuseum, 1989
Hans-Michael Koetzle, Ulrich Pohlmann (eds.): Münchner Kreise: Der Fotograf Theodor Hilsdorf (1868–1944). Kerber, Bielefeld 2007, ISBN3-86678-051-6
(německy) Philipp Freytag: Hilsdorf, Theodor. In: Allgemeines Künstlerlexikon. Die Bildenden Künstler aller Zeiten und Völker (AKL). Band 73, de Gruyter, Berlin 2011, ISBN 978-3-11-023178-6, s. 249