Thiele è nato nel Baden-Württemberg nel distretto governativo di Stoccarda, è sposato ed ha quattro figli. Nel 1985 ha conseguito un dottorato in fisica dell’ambiente. Nel 1972 si è arruolato volontariamente nella Bundeswehr (forza di difesa federale tedesca).
Nel 1988 è stato selezionato nel gruppo degli astronauti tedeschi ed ha iniziato l'addestramento presso il DLR. Nel 1996 ha seguito l'addestramento alla NASA. Nell'agosto del 1998 è entrato nel gruppo degli astronauti europei. Ha volato con la missione STS-99 del programma Space Shuttle del febbraio 2000. Nel 2004 è stato la riserva di André Kuipers (partito con la missione Soyuz TMA-4 e rientrato con la Soyuz TMA-3).
Onorificenze
Croce al merito di I classe dell'Ordine al Merito della Repubblica Federale Tedesca
Cavaliere dell'Ordine al Merito dello Stato di Baden-Wuerttemberg
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