Von 1882 bis 1884 war er Assistent für Hochbau an der Technischen Hochschule. 1884 wurde Bach Chefarchitekt der Wiener Baugesellschaft und blieb dies 14 Jahre lang. Daneben arbeitete er aber auch selbständig in Wien, Salzburg, Padua und Bukarest. Mehrmals ging er etwa von 1890 bis 1904 eine Bürogemeinschaft mit seinem ehemaligen Mitschüler Leopold Simony ein. Daneben wirkte er von 1888 bis 1889 als Hilfslehrer an der Wiener Staatsgewerbeschule.
1908 erhielt Bach die Professur für Hochbau und Bauzeichnen an der Deutschen Technischen Hochschule in Prag (bis 1928). Seither lebte und wirkte er in Prag, wo er auch achtzigjährig starb. Seit 1896 war er mit Therese Ast verheiratet und hatte einen Sohn.
Theodor Bach war ein Vertreter des traditionellen historistischen Stils. Er setzte gelegentlich aber auch secessionistische Elemente bei seinen Bauten ein. Der Schwerpunkt seines Schaffens lag beim Wohnbau, bei dem er bestrebt war solide zu arbeiten und ästhetisch ansprechend zu bauen. Daneben errichtete er auch Villen und vor allem Arbeiterwohnhäuser, die zu den Vorläufern des Gemeindewohnbaus im Roten Wien wurden. Sie waren zwar äußerlich traditionell gestaltet, hatten aber im Inneren zukunftsweisende Elemente, wie Gemeinschaftseinrichtungen oder große begrünte Innenhöfe. Außerdem trat Theodor Bach auch schriftstellerisch mit Abhandlungen zum Städtebau und zum Wohnungswesen hervor.
Wohnhaus, Abt-Karl-Gasse 47, Wien 18 (1888)
Wohnhaus, Herbststraße 22, Wien 16 (1888)
Wohnhaus, Schwarzspanierstraße 7, Wien 9 (1893), mit Carl Schumann
Villa Richter, Beckgasse 25, Wien 13 (1894), ehemals Reichgasse
Lutherhof (Pfarrhof, Schule und Wohnhaus), Martinstraße 25 / Schuhmanngasse, Wien 18 (1894–1895), mit Ludwig Schöne, unter Denkmalschutz
Villen, Stoesselgasse 11 u. 15, Wien 13 (1895), ehemals Leopold-Müller-Gasse
Villa Wenzl, Hadersdorf (1895), mit Leopold Simony
Lutherkirche, Evangelische Pfarrkirche A.B. Martinstraße 25, Wien 18 (1896–1898), mit Ludwig Schöne, unter Denkmalschutz
Wohn- und Geschäftshäuser „Casa Piccola“, Mariahilfer Straße 1b-d, Wien 6 (1896–1902), mit Carl Schumann
Wohn- und Geschäftshaus, Wallnerstraße 2 / Kohlmarkt, Wien 1 (1898), Geschäftslokal der Firma Thonet 1971 von Karl und Eva Mang umgebaut, unter Denkmalschutz
Kaiser-Franz-Josef-Jubiläumsstiftung für Volkswohnungen und Wohlfahrtseinrichtungen „Lobmeyerhof“, Roseggergasse 2–6 / Wernhardtstraße 13–19, Wien 16 (1898–1902), mit Leopold Simony, zum Teil durch Neubauten ersetzt, unter Denkmalschutz
Wohn- und Geschäftshaus, Wipplingerstraße 12, Wien 1 (1901)
Miethaus „Zum Heiducken“, Spiegelgasse 19, Wien (1901), mit Leopold Simony
Arbeiterwohnhäuser der Unfallversicherungs-Anstalt für Niederösterreich, Leopoldauer Straße 79–81, Wien 21 (1900–1907), mit Leopold Simony, unter Denkmalschutz
Wohn- und Geschäftshaus, Fleischmarkt 28 / Postgasse 15, Wien 1 (1902)
Miethäuser, Postgasse 11 und 13, Wien 1 (1902–1903), Fassadendekor abgeschlagen
Studentenheim der Hochschule für Bodenkultur, Peter-Jordan-Straße 65 / Dänenstraße 2A, Wien 18 (1904)
Helmut Weihsmann: In Wien erbaut. Lexikon der Wiener Architekten des 20. Jahrhunderts. Promedia, Wien 2005, ISBN 3-85371-234-7, S. 23–24.
Lukeš, Zdeněk: Begleichung der Schuld: Deutschsprachige Architekten in Prag 1900–1938 (Splátka dluhu : Praha a její německy hovořící architekti 1900–1938). Praha: Fraktály Publishers, 2002, ISBN 80-86627-04-7. Kapitel Karl Theodor Bach, S. 26–27.
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