Kitų metų pradžioje jis tapo general-leitenantu Prūsijos kariuomenėje ir vadovaudamas III korpusui (su Karlu von Clausevicu kaip jo štabo viršininku) dalyvavo Vaterlės kampanijoje. Iš Ligny lauko jis su likusia Blücherio armija pasitraukė į Vavrą, o kai kitas korpusas žygiavo į Waterloo, von Thielmannas gynė šį judėjimą prieš Grouchy, kovojo Vavros mūšyje
(1819 m. birželio 1815 m.) ir taip prisidėjo prie pergalės Vaterlū mūšyje.