Thor besuchte ab Mai 1889 die Naturklasse von Nikolaus Gysis an der Münchner Kunstakademie. Er wechselte jedoch nach kurzer Zeit zu Franz von Defregger, dessen Meisterschüler er wurde. 1826 gründet er in München eine private Mal- und Zeichenschule, die er bis 1921 leitete. Walter Thor war Mitarbeiter der Zeitschrift Jugend, die einige seiner Werke auf ihren Titelblättern veröffentlichte. Er wirkte hauptsächlich als Porträtist, wobei er Menschen aller Gesellschaftsschichten mit großem psychologischem Einfühlungsvermögen abbildete. Der Einfluss des Impressionismus zeigt sich in seiner lockeren Pinselführung und in der fein abgestuften, niemals grellen Farbigkeit. Die Qualität seiner Bildnisse führt vielfach zu Vergleichen mit Wilhelm Leibl.
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