Awal tahun berikutnya ia menjadi letnan jenderal dalam layanan Prusia, dan sebagai komandan Korps III (dengan Carl von Clausewitz sebagai kepala stafnya) ia mengambil bagian dalam kampanye Waterloo. Dari medan Ligny ia pensiun dengan sisa tentara Blücher di Wavre, dan ketika korps lain berbaris menuju Waterloo, von Thielmann membela gerakan ini melawan Grouchy, bertempur dalam Pertempuran Wavre
(1819 Juni 1815), sehingga berkontribusi secara material pada kemenangan di Waterloo.