Bastholm studerte teologi i København i 1760-årene og ble sterkt påvirket av opplysningstidens ønske om å finne en naturlig teologi, slik at religiøse sannheter kan erkjennes ut fra den menneskelige fornuft uten noen spesiell åpenbaring. Han sluttet seg til et slikt standpunkt, men mente at hvis åpenbaringen likevel stred mot fornuften, måtte fornuften vike, åpenbaringen står over fornuften.
Etter teologistudiet leste han filosofi og naturvitenskap, og deretter igjen teologi som forberedelse til en praktisk prestegjerning. Han fikk en stilling ved en dansk kirke i Smyrna i Lilleasia, i det osmanske riket. Der hadde han en vanskelig tid. Han trøstet seg med stoisismens tanker om å tåle lidelser, og kristelig tro på forsynet. Den antikke filosofien satte ham på sporet av klassisk retorikk, og han ville fornye sine søndagsprekener med nye retoriske grep. Ved hjemkomsten utviklet han retorikken i sine prekener og skrev i 1775 boken Den geistlige Talekunst bygget på klassisk og fransk retorikk. Han ble en meget anerkjent taler, og gjorde karriere innen kirken. Han ble første hoffpredikant og fra 1782 kongelig konfessionarius.
Hans prekener var preget av «orden, oplyst klarhed og apologetisk overtalelse; de har virket både ved deres indtrængende appel til følelse, samvittighed, intelligens og ved deres formfullendede veltalenhed. Bastholm sto som den «oplyste» og dannede kirkeligheds fornemste representant.» (Dansk biografisk lexikon 3.utg.)
Kirken var under sterk kritikk i etterdønningene fra den franske revolusjon, også i Danmark. Prestene ble kritisert for å være gammeldagse og uten evne til å erkjenne de nye tider. Bastholm tok opp utfordringen. Han mente prestene kunne bli viktige embetsmenn for staten, som folkeopplysere. Prester på landet burde ha kunnskap om natur og landbruk, slik at de kunne veilede bøndene. Bastholm ville også modernisere liturgien, gjøre gudstjenesten kortere, maks 2 timer, legge mindre vekt på det guddommelige og mystiske, og mer vekt på det moralske innhold i preknene. Biskop Johan Nordahl Brun svarte med et skrift «Vore gamle Kirkeskikke forsvarede mod Hr. Konfessionarius Bastholm». Det var ikke de virkelig troende som trengte reformen, det var et forsøk på å tilpasse kirken til dem som ikke brød seg om den, mente han. Han hadde heller ikke sans for den retoriske fornyelse av prestens taler når det var formen og ikke innholdet som skulle være det vesentlige.
Bastholm skrev en rekke bøker, Bergen Katedralskole har to av disse. Den naturlige Religion, saaledes den finnes i de hedenske philosophers skrifter, fra 1784, og Historiske Efterretninger til Kundskab om Mennesket i dets ville og raa Tilstand 1-4. fra 1803. De viser begge hans varige interesse for religion i en videre forstand enn den samtidige kristendom.
Kilde: Dansk biografi lexikon, første og tredje utgave.