Blev i 1863 konstitueret præst i Brabrand sogn - fra 1873 sognepræst. En stilling han bestred ind til sin død i 1910. Fra 1868-1873 var Nordentoft Thomsen sognerådsformand.

Gennem sin lange embedstid kom pastor Nordentoft Thomsen til at få stor indflydelse i sognet. Han var blandt andet med til at oprette syge- og sparekasser i sognet.