Thelen wurde von Fridolin Kreidel von der Flugmaschine Wright GmbH ausgebildet und erwarb am 11.5.1910 die Flugzeugführererlaubnis Nr. 9 des Deutschen Luftfahrer-Verbandes. Er wurde Pilot der Ad Astra-Fluggesellschaft in Johannisthal, die bis 1912 bestand und Flugschüler ausbildete und Schauflüge veranstaltete. Außerdem unterrichtete er an der Adlershofer Luftfahrerschule. Bei der Nationalen Flugwoche vom 7. bis 13.8.1910 in Johannisthal konnte er mit seinem Wright-Doppeldecker den größten Anteil der Flugpreise erringen. Weitere Preise holte er beim Überlandflug Trier–Metz vom 27.9. bis 1.10.1910, beim Überlandflug Bork–Johannisthal vom 28. bis 30.10.1910 und auf einem Dorner-Eindecker beim Deutschen Zuverlässigkeitsflug am Oberrhein vom 19. bis 27.5.1911. Den Deutschen Wasserflugmaschinen-Wettbewerb vom 29.8. bis 5.9.1912 in Heiligendamm, an dem er auf einem mit Schwimmern ausgerüsteten Albatros-Flugzeug teilnahm, beendete er als Zweiter. Thelen stellte am 11.2.1914 einen Höhenflugrekord mit vier Passagieren (2 850 m) und am 20.3.1914 einen mit drei Passagieren (3 700 m) auf. 1933 leitete er die Prüfabteilung der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL), bei der er auch in den ersten Jahren des Zweiten Weltkrieges tätig war. Er war Oberst des ingenieurtechnischen Flugwesens. Während der Kriegsjahre quittierte er allerdings den Dienst, da er nicht bereit war, Mitglied der NSDAP zu werden. Er wurde in Köpenick auf dem Christophorus-Friedhof (evangelisch), Peter-Hille-Straße 84, bestattet.