Er erlernte bei seinem Vater das Goldschmiedehandwerk. Thurneysser hatte Interesse am Bergbau und unternahm deshalb Studienreisen nach Schottland, Portugal, Spanien und in den Orient. 1565 begann er das Studium der Medizin und war dann ab 1571 Leibarzt des Kurfürsten Johann Georg von Brandenburg, der ihm Teile des leerstehenden Klosters zu den Grauen Brüdern in Berlin für seine Studien zur Verfügung stellte. Im selben Jahr siedelte er von Frankfurt (Oder) nach Berlin um. Thurneysser war einer der Hauptvertreter der modernen Theorien von Paracelsus. Im Franziskaner-Kloster – wo er auch wohnte – richtete Thurneysser ein Laboratorium und eine Buchdruckerei ein. 1578, die Pest herrschte in Berlin, mußte er als Leibarzt des Kurfürsten für einige Monate Berlin verlassen. Aus unterschiedlichen Gründen hegte er seit 1579 die Absicht, die Mark zu verlassen. 1584 verließ er dann fluchtartig Berlin, u. a. weil er wegen seiner medizinischen Praktiken kritisiert worden war, und ging nach Basel. In seiner Heimatstadt verarmte er völlig und führte dann ein Vagabundenleben.