du Petit-Thouars ägnade sig först åt militäryrket, och företog 1792-1802 vidsträckta utländska resor, bland annat till Mauritius, Madagaskar och Réunion. Han blev direktor för trädskolan i Roule 1807. du Petit-Thouars utgav viktiga floristiska och växtsystematiska verk, särskilt över orkidéerna, och i ett betydelsefullt verk över vegetationsorganens morfologi uppställde han skottet som växtkroppens grundelement. Du Petit-Thouars undersökte även tjocklekstillväxten hos vissa enhjärtbladiga växter.
