Þórhallur hóf nám á píanó hjá Kristni Erni Kristinssyni og fiðlunám hjá Helgu R. Óskarsdóttur við tónlistarskólann Suzuki Allegro þegar hann var 6 ára. Píanónáminu hélt hann áfram hjá Martha Brickman í Vancouver og Þóru Fríðu Sæmundsdóttur við tónlistarskóla FÍH til ársins 2010. Söngnám hóf hann árið 2011 undir leiðsögn Þórunnar Guðmundsdóttur í Tónlistarskólanum í Reykjavík og stundaði þar til ársins 2017 þegar hann fluttist til Vínarborgar. Þar stundaði hann framhaldsnám við tónlistarháskólann Musik und Kunst hjá Manfred Equiluz.

Þórhallur fór með hlutverk Nemorinos í fyrstu uppsetningu Óðs, Ástardrykknum, árið 2021-2022 og syngur hlutverk Ernestos í næstu uppsetningu hópsins, Don Pasquale, frá og með árinu 2023. Hann hefur sungið með margvíslegum sönghópum innanlands, svo sem Schola Cantorum og Kyrju, og er einnig meðlimur alþjóðlegra sönghópa á borð við Anúna og M’ANAM.

Samhliða þessu hefur Þórhallur stundað nám við Háskóla Íslands í tölvunarfræði. Hann hefur unnið að þróun nýrra reiknirita í lífupplýsingafræði hérlendis og hjá California Institute of Technology og stundar nú mastersnám í tölvunarfræði við Háskóla Íslands með áherslu á lífupplýsingafræði.