Det var som instituttbygger og lærer at Arne Thorsrud gjorde sin største innsats. Han bygde faget blomsterdyrking opp fra grunnen og utviklet dette til et akademisk studium og anerkjent forskningsområde.
Etter folkeskole og ungdomsskole gjennomgikk Thorsrud Åmot gartnerskole 1913; han praktiserte som gartner i Danmark 1914–15 og Tyskland 1916, og dessuten ved Kristiania parkvesen. 1922 ble han cand.hort. ved Norges Landbrukshøgskole (NLH), linje for hagekunst 1922, og han var ansatt som hagebrukslærer ved Østfold landbruksskole 1922–23. 1923 fikk han et utdanningsstipend ved NLH med studieopphold i Storbritannia 1924, og året etter, bare 29 år gammel, ble han dosent i blomsterdyrking og veksthusbygging med plikt til å bestyre høyskolens gartneri. Senere overtok han også ansvaret for faget grønnsakdyrking under glass og dekket således et stort fagområde. Han var timelærer i blomsterdyrking ved Statens Gartnerskole i Oslo 1926–40. 1946 ble han konstituert som professor ved NLH, og 1954 ble han utnevnt.
Som dosent startet Thorsrud på bar bakke uten vitenskapelige medarbeidere og hadde derfor liten mulighet til egen forskning. Først da han ble professor 1946, fikk han en vitenskapelig assistent knyttet til sitt fagområde. Det gammeldagse veksthusanlegget som han overtok 1925, var da bygd om og utvidet. Sammen med dyktige gartnere utførte han dyrkingsforsøk i veksthus og utprøvinger i stor skala av prydplanter for norske klimaforhold.
I årene etter den annen verdenskrig bygde Thorsrud opp en aktiv forskergruppe med forbedret teknisk utrustning, spesielt dyrkingsrom med kontrollerte klima- og lysforhold. Da han på grunn av sykdom måtte avslutte sin faglige virksomhet 1961, etterlot han seg det best utbygde institutt i Norden og et av de beste i Europa innen sitt fagområde. Thorsrud etablerte nært samarbeid med gartnerinæringen og utviklet brukerstyrt forskning lenge før dette begrepet var kjent. Han utførte en stor lærergjerning og skrev en lang rekke lærebøker og kompendier innen sitt fag.
Thorsrud hadde mange administrative tillitsverv ved og utenfor NLH; han var medlem av professorutvalget (høgskolestyret) ved NLH (1954–58) og prorektor 1956–58, formann i Rådet for hagebruksforsøk 1953–56, medlem i Norges landbruksvitenskapelige forskningsråd 1955–59, styremedlem i Det norske hageselskap 1954–60, nestformann 1958–60, og mangeårig medlem av utvalg under Norges standardiseringsforbund.
Thorsrud gjorde også en stor innsats i arbeidet med å etablere internasjonale regler for kulturplantenes vitenskapelige navnsetting. Han var således medlem av The International Commision for the Nomenclature of Cultivated Plants 1927–61. Hans arbeid på dette området vakte internasjonal anerkjennelse og var nok sterkt medvirkende til at han 1952 ble utnevnt til æresmedlem av The Royal Horticultural Society i Storbritannia. Thorsrud var æresmedlem av Norsk Gartnerforbund, og han ble tildelt Kongens fortjenstmedalje i gull.