Efter spelarkarriären var han med och startade FC Ljungarum.[5] Under sin första säsong vann klubben division 6 Jönköping 2006 med 17 segrar på 18 matcher.[6]
Thelin var tränare för klubben fram till 2008. 2009 gick han till Jönköpings Södra IF, där han blev tränare i U17-laget och senare även U19-laget samt U21-laget.[7]
Under säsongen 2014, efter att Mats Gren lämnat för en roll som sportchef i IFK Göteborg, valde J-Södras styrelse att flytta upp Thelin till tränare för A-laget.[8] J-Södra slutade på en fjärde plats, vilken var klubbens bästa placering på 40 år.[9] Följande säsong slutade ännu bättre med uppflyttning till Allsvenskan, där J-Södra inte spelat på 46 år (sedan klubben blev nedflyttade ur Allsvenskan 1969).[10]
Inför säsongen 2018 blev det klart att Thelin lämnade Jönköpings Södra, som flyttades ner till Superettan, och istället tog över som huvudtränare i IF Elfsborg.[11]
I juni 2024 lämnade Thelin Elfsborg då han blev värvad som tränare till skotska Aberdeen FC.[12]
