Na początku następnego roku został generałem porucznikiem w służbie pruskiej i dowodził III Korpusem (z Carlem von Clausewitzem jako szefem sztabu) brał udział w kampanii Waterloo. Z pola Ligny wycofał się z resztą armii Blüchera na Wavre, a kiedy drugi korpus maszeruje w kierunku Waterloo, von Thielmann bronił tego ruchu przeciwko Grouchy, walcząc w
Bitwa pod Wavre (18-19 czerwca 1815), przyczyniając się w ten sposób do zwycięstwa pod Waterloo.