Thrane var anti-kirkelig og engasjerte seg sterkt i "Fritenkerforeningen", dro rundt og holdt foredrag om fritenkeri. Han regnet seg som deist, altså verken ateist eller agnostiker, men avviste hele den kristne dogmatikken og betraktet Jesus som "rett og slett den nobleste blant lærere". Han var flammende opptatt av det han oppfattet som kirken og prestenes moralske svik, og i tillegg til artikler og foredrag om temaet, skrev han den satiriske "Den gamle Wisconsin-bibelen" (1881), der han i bibel-stil forteller om kirke-relaterte hendelser i det norske emigrant-miljøet. Boka ble (i likhet med eksemplarer av Dagslyset) brent av enkelte prester, men ble populær og kom ut i mange opplag.