I 1879–89 bodde Kielland i Paris, også her i samboerskap og fortrolig vennskap med Harriet Backer. I 1879 var hun elev ved Académie Julian, og siden ved Académie Colarossi i 1883, 1886 og 1887. Hun hadde i flere perioder mellom 1880 og 1886 den franske landskapsmaleren Léon Pelouse som lærer, i Cernay-la-Ville og i Bretagne. Han var naturalist og fikk stor innflytelse på Kiellands utvikling. I Paris ble Thomasine og Jonas Lie blant Kiellands gode venner, sammen med Arne Garborg. Hun malte i 1887 bildet , nå i eie hos Nasjonalgalleriet. Da Arne og Hulda Garborg giftet seg, fikk ekteparet 1500 kroner til bryllupet, en stor sum på denne tiden. Kiellands følelser for Arne Garborg stakk dypere enn bare vennskap, noe Garborg først skjønte da hun i et brev skrev «».