Godine 1875./76. boravio je u Italiji gdje je upoznao biskupa Josipa Jurja Strossmayera i Isu Kršnjavoga, što je njegov životni put skrenulo u Hrvatsku. Već 1876. godine dolazi u Đakovo gdje je Friedrich von Schmidt nakon smrti arhitekta K. Rösnera, preuzeo poslove na završavanju gradnje đakovačke katedrale Sv. Petra. Bollé će isprva samo razrađivati Schmidtove projekte za đakovačku katedralu, da bi se vremenom osamostalio i dio projekta za Đakovo izveo posve sam. Iste godine kada dolazi prvi puta u Đakovo započinje s nadziranjem restauracije zagrebačke crkve Sv. Marka po Schmidtovim planovima koji mu povjerava gradnju zgrade Akademije i obnovu zagrebačke katedrale, pa se Bollé 1878. za stalno nastanjuje u Zagrebu. Odmah dobiva narudžbe s raznih strana te započinje intenzivnu arhitektonsku, društveno-kulturnu i pedagošku djelatnost.

U povijesnim stilovima restaurirao je i izgradio je u Hrvatskoj brojne objekte (zgrade Muzeja za umjetnost i obrt i Obrtne škole; kompleks groblja Mirogoj u Zagrebu). U duhu romantizma obnavlja i restaurira hodočasnički kompleks u Mariji Bistrici, katedralu i nadbiskupski dvor, te više Kaptolskih kurija u Zagrebu. Po njegovim nacrtima izvedeni su i detalji zagrebačke urbane opreme, a sudjelovao je u svim važnim pitanjima urbanističkoga oblikovanja Zagreba. Gotovo je nepregledan broj njegovih ostvarenja i projekata na području primijenjenih umjetnosti, od namještaja, do kazališnih kostima i inscenacija, vitraja, nakita, posuđa, svjetiljaka i dr.

Opsežna je Bolléova društveno-kulturna i pedagoška djelatnost. Bio je aktivan član Društva umjetnosti, jedan je od osnivača i ravnatelja Muzeja za umjetnost i obrt te Obrtne škole u čijem okviru je osnovao i Graditeljsku školu koju je i vodio pune 32 godine. S učenicima i nastavnicima sudjelovao je na velikim izložbama u svijetu (Trst 1882., Budimpešta 1885. i 1886., Pariz 1900.) dobivši više vrijednih priznanja i odlikovanja. Unatoč polemikama koje se i danas vode glede njegova rada, Bollé je nesumnjivo odigrao presudnu ulogu u urbanističkome oblikovanju Zagreba druge polovice 19. stoljeća.