Élève de Charles Gleyre, il fut principalement actif sous le Second Empire, période à laquelle il réalise de nombreux portraits des élégantes parisiennes en grande tenue, portraits appréciés par Émile Zola de son vivant, qui témoignent magnifiquement des goûts vestimentaires de l'époque. Il aide également son cousin Claude Monet lors de l'arrivée de celui-ci à Paris. Après la fin du Second Empire, Toulmouche, comme un grand nombre de peintres de cette période, a été délaissé au profit de nouveaux artistes, la critique tournant ainsi le dos aux peintres représentatifs d'un époque considérée comme révolue.