Thaulow ble hedret med en rekke norske og utenlandske ordener for sitt virke. Han ble i 1892 utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden, og ble i 1905 forfremmet til kommandør av 2. klasse «for fortjenstfuld Kunstnervirksomhed». Han var videre offiser av den franske Æreslegionen, den italienske Sankt Mauritius' og Sankt Lasarus' orden og den tunisiske Iftikhar-ordenen.