A principios do ano seguinte converteuse en tenente xeral no servizo prusiano, e como comandante do III Corpo (con Carl von Clausewitz como seu xefe de estado maior) participou na campaña de Waterloo. Desde o campo de Ligny retirouse co resto do exército de Blücher en Wavre, e cando o outro corpo marchou cara a Waterloo, von Thielmann defendeu este movemento contra Grouchy, loitando na Batalla de Wavre
(1819 - xuño de 1815), contribuíndo materialmente á vitoria en Waterloo.