Théodore Nau est le fils de l'architecte Louis Nau et de Claire Françoise Thébaud.
Il commence ses études d’architecture dans différents cabinets puis part faire un grand tour d'Italie avant de s'installer dans sa ville natale et d'y ouvrir son cabinet. En 1843, il devînt le premier président de la Société archéologique et historique de Nantes et de Loire-Atlantique fondée la même année[2].