Petit-Thouars veio de uma família aristocrática da região de Anjou, onde cresceu no castelo de Boumois, perto de Saumur. Em 1792, após uma prisão de dois anos durante a Revolução Francesa, ele foi exilado em Madagascar e nas ilhas próximas, como La Réunion (então chamada de Bourbon). Ele começou a coletar muitos espécimes de plantas em Madagascar, Maurício e La Réunion.
Dez anos depois, ele conseguiu retornar à França com uma coleção de cerca de 2 mil plantas. A maior parte de sua coleção foi para o Muséum de Paris. Ele foi eleito membro da prestigiosa Académie des Sciences em 10 de abril de 1820.
Du Petit-Thouars é lembrado como o autor do livro Histoire des végétaux recueillis dans les îles de France, de Bourbon et de Madagascar (geralmente abreviado na literatura botânica como Hist. Vég. Îles France), ilustrado por muitos desenhos. Outros livros se seguiram: Mélanges de botanique et de voyages e Histoire particulière des plantes orchidées recueillies dans les trois îles australes de France, de Bourbon et de Madagascar.
