Thalbitzer begyndte sin videnskabelige løbebane som filolog, vandt [[UniversitetetsKøbenhavns GuldmedaljeUniversitet]]s [[Prisopgave|guldmedalje]] [[1894]] for en filologisk afhandling og blev [[cand.mag.]] [[1899]]. Hans hovedinteresse blev tidligt det eskimoiske sprog. 1900—01[[1900]]-[[1901|01]] foretog han sin første videnskabelige rejse til Vest- og Østgrønland og har senere på flere rejser indsamlet sprogligt, folkloristisk og etnografisk materiale i [[Grønland]]. Ved sin afhandling ''"A phonetical study of the Eskimo language''" (»''Meddelelser om Grønland«'', Bdbd 31, [[1904]]) vandt Thalbitzer et anset navn blandt de forskere, der har studeret Amerikas urbefolkning. I ''Handbook of the American languages'' (bind I, Washington [[1911]]) har Thalbitzer behandlet eskimosproget. Der foreligger fra Thalbitzers hånd en lang række større og mindre afhandlinger, der ganske overvejende har eskimoisk Sprogsprog og Kulturkultur til emne. Hans største værk, ''"The Anmassalik Eskimo''" (1914—23[[1914]]-[[1923|23]], »''Meddelelser om Grønland«'', Bdbd. 39—4039-40) er en omfattende monografi om østgrønlænderne. Dets første bind var delvis bygget på det af [[Gustav Holm]]’s "[[Konebådsekspedition]]" indsamlede materiale og indledet med Holm’sHolms egen etnografiske skildring. Også af Østgrønlands arkæologi har Thalbitzer indlagt sig fortjeneste, navnlig ved sin ''"Ethnological description of the Amdrup collection from East Greenland''" (»''Meddelelser om Grønland«'', Bdbd. 28, [[1909]]). Blandt hans øvrige arbejder fremhæves »''Grønlandske Sagn om Eskimoernes Fortid«'' ([[1913]]) og »''Eskimoernes kultiske Guddomme«'' (1926). 1920 blev Thalbitzer [[docent]] ved Københavns Universitet i grønlandsk sprog og kultur, 1926 udnævntes han til professor ved universitetet.
