Thelin jugó hasta 2003 como defensa central en el IF Hagapojkarna^[1]​(ahora llamado IF Haga), uno de los equipos menores locales de la ciudad de Jönköping, en el cuarto y quinto nivel del sistema de liga del fútbol sueco.

Thelin comenzó su carrera como entrenador en el FC Ljungarum durante el 2005.^[2]​Este equipo recién fundado tuvo su primera temporada efectiva en 2006, dominando el campeonato de la División 6 con 17 victorias en 18 partidos en total. Permaneció en el club sueco hasta 2008, donde ganó otro campeonato. En 2009, empezó a entrenar al equipo sub-17 del Jönköpings Södra IF, antes de entrenar a los equipos sub-19 y sub-21 del mismo club.^[2]​

A principios de la temporada 2014, el anterior entrenador del Södra, Mats Gren, pasó a ocupar el puesto de director deportivo del IFK Göteborg, por lo que el equipo se encontró sin técnico cuando ya había comenzado la Superettan.^[3]​En ese marco, la directiva del club decidió ascenderlo como entrenador del primer equipo, y acabó la temporada en cuarta posición (el mejor resultado del club desde 1976).^[4]​En la temporada siguiente, consiguió un resultado aún mejor tras llevar al equipo de nuevo a la Allsvenskan después de 46 años.^[5]​

En diciembre de 2017, anunció su salida del Jönköpings Södra IF y poco tiempo después firmó un contrato de tres años con el Elfsborg.^[6]​Durante su etapa con los amarillos, ocupó en dos oportunidades el segundo lugar de la Allsvenskan.^[7]​

El 16 de abril de 2024, se anunció que había sido nombrado entrenador del Aberdeen con un contrato de tres años a partir de junio de 2024.^[8]​Su comienzo en el equipo escocés fue histórico después de ganar sus primeros 13 partidos en la temporada.^[7]​