Nach seinen Tätigkeiten beim TÜV Bayern, Abteilung Kerntechnik und Strahlenschutz, sowie MAN Neue Technologien (beide München) und der Hochtemperatur Reaktorbau GmbH (HRB) in Mannheim, wechselte er im Jahr 1981 zum Öko-Institut Freiburg. Nach seiner Mitarbeit an der Deutschen Risikostudie Kernkraftwerke Phase B übernahm er im Jahr 1983 die Leitung des Fachbereichs Energie, sowie ab 1988 den Aufbau des Umwelt-Informationsbüros (Ökoinform) in Moskau.

Im Jahr 1991 wurde er Geschäftsführer der vom Land Niedersachsen und der VEBA AG neu gegründeten Niedersächsischen Energie-Agentur in Hannover. Von 1982 bis 1984 war er Vorstandsmitglied im Bundesverband Bürgerinitiativen Umweltschutz (BBU), von 1991 bis 1993 Vorstandsmitglied des Öko-Instituts Freiburg und von 1995 bis 1997 Mitglied im Beirat des BUND (Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V.) Vom Februar 2000 bis März 2001 war er Vorsitzender des Vereins der Energie-Agenturen Deutschlands (EAD e.V.). Seit Juni 2001 ist er Mitglied des Advisory Committee des Weltrats für Erneuerbare Energien.

Bereits im September 2000 wurde Kohler Geschäftsführer der von der Bundesregierung und der KfW Bankengruppe (damals noch Kreditanstalt für Wiederaufbau) gegründeten Deutschen Energie-Agentur. Seit 1. Mai 2006 ist er Vorsitzender der Geschäftsführung.

Neben Veröffentlichungen zu energiewirtschaftlichen und energiepolitischen Themen sowie der Erarbeitung von Energiewende-Szenarien ist er Autor der Bücher „Die Energiewende ist möglich“ und „Sonnenenergie-Wirtschaft“ sowie Mitherausgeber des Buches „Neue Wege zum Klimaschutz“.