Han arbejdede efter juridisk eksamen i 1947 i ti år som sekretær i Justitsministeriet og derefter fem år som sagfører og medindehaver af advokatfirmaet Hjejle, Gersted og Michelsen. I 1962 blev han underdirektør i De Forenede Bryggerier, og syv år senere begyndte hans arbejde ved domstolene – først som retsassessor i Skanderborg og derefter som konstitueret dommer i Vestre Landsret og i Århus By- og Herredsret. Fra 1973 og til sin afsked i 1991 var han dommer i Vestre Landsret, heraf de sidste ni år som retsformand. Thorkil Pape har fungeret som censor ved Aarhus Universitet og som dommer i Voldgiftsretten for Bygge- og Anlægsvirksomhed.