Etter studiene begynte Lumholtz å arbeide som kateket ved Sankt Nikolaj Kirke i København i 1757. Her var han inntil han ble utnevnt til hospitalsprest i Hillerød og residerende kapellan til Frederiksborg i 1770. To år senere ble han kalt til residerende kapellan ved Nikolai Kirke. Han var ikke lenge her heller, da han allerede i 1774 uten å ha medvirket til det selv ble utnevnt til stiftsprost i Christiania.