Thonstad var ansatt ved Økonomisk institutt, Universitetet i Oslo, fra 1959 til han gikk av som professor i 1997.

Thonstad var en aktiv deltaker i den økonomisk-politiske samfunnsdebatten i mange sammenhenger. Han var særlig engasjert i spørsmål om økonomiske konsekvenser av norsk medlemskap i EEC/EF/EU og har gjennom flere tiår skrevet artikler og utredninger om EU-spørsmål. En viktig artikkel tidlig i EØS-debatten er «EF’s indre marked», Nytt norsk tidsskrift nr.3/1990.

Thonstad var sentral i å aktivisere yngre kolleger på Økonomisk institutt i EU-spørsmål og var samtidig i sitt ess når han fikk forklare økonomiske sammenhenger i et enkelt språk for et bredere publikum.

Thonstad var med på arbeidet med de sentrale utredningene som Nei til EU lagde, først om EØS-avtalen («EØS-avtalen. Virkninger for Norge», 1991 og 1992), så i den avsluttende «motmeldingen» om EU-medlemskap, («Norge og EU. Virkninger av medlemskap i Den europeiske union», 1994). For den siste utredningen var han også med i redaksjonsutvalget.

Utallige er de møter og konferanser Thonstad deltok i over det ganske land i forbindelse med EU-spørsmålet, og han bistod kontinuerlig Nei til EU sentralt med råd og dåd. Han var en utrettelig Nei-til-EU–aktivist, og kunne glede seg over den brede motstanden mot medlemskap i EU som utviklet seg i Norge.