Thielicke vokste opp i Wuppertal, der han studerte ved det humanistiske Gymnasium og tok sitt abitur derfra i 1928.
Etter gymnaset begynte Thielicke å studere filosofi og teologi i Erlangen. Han avslutte sine studier og i 1932 ble han tildelt sin doktorgrad i filosofi med avhandlingen Forholdet mellom det etiske og det estetiske.
Thielicke flyttet senere til Bonn der han ble tildelt sin doktorgrad i teologi i 1934 og i 1936 ble han tildelt et professorat i systematisk teologi ved universitetet i Heidelberg, hvor han møtte Marie-Luise Herrmann, som han giftet seg med i 1937. Ekteparet fikk fire barn sammen.
Etter gjentatte ganger å ha blitt forhørt av Gestapo siden midten av 1930-årene, opphørte deres interesse for ham i 1940. Thielicke ble innkalt til militærtjeneste, men ni måneder etter fikk han muligheten til å overta en kirke i Ravensburg med hjelp fra regionalbiskop Theophil Wurm.[trenger referanse]
Thielicke og hans familie bodde i Stuttgart frem til bombingen av denne byen i 1944 som tvang Thielicke og hans familie å reise til Korntal, hvor han fortsatte med sine foredragsturneer og forkynne sine prekener de følgende årene.
Mange av hans prekener ble anonymt oversatt til mange språk ved et trykkeri i Sveits og ble publisert i flere land både under og etter den andre verdenskrig. Thielicke fikk personlig møte president Jimmy Carter under en av sine foredragsturneer i USA i 1977. Thielicke reiste også på flere foredragsturneer til blant annet Asia, Sør-Afrika, Latin-Amerika, Australia og New Zealand både i 1960-og på 1970-tallet.
Thielicke døde i mars 1986 i Hamburg, da han var 77 år gammel.
Theologische Ethik. I. Band: Prinzipienlehre. Dogmatische, philosophische und kontroverstheologische Grundlegung Tübingen 1958, II. Band: Entfaltung. 1. Teil: Mensch und Welt, 1959, 2. Teil: Ethik des Politischen 4. durchges. u. wesentl. erw. Auflage. 1987, III. Band: Entfaltung. 3. Teil: Ethik der Gesellschaft, des Rechtes, der Sexualität und der Kunst, 1964.
Der Evangelische Glaube. Grundzüge der Dogmatik. Band I: Prolegomena: Die Beziehung der Theologie zu den Denkformen der Neuzeit, Tübingen 1968, Band II: Gotteslehre und Christologie, 1973, Band III: Theologie des Geistes, 1978.
Glauben und Denken in der Neuzeit. Die großen Systeme der Theologie und Religionsphilosophie. 2. Auflage. Mohr, Tübingen 1988.
Theologie der Anfechtung. Gesammelte Aufsätze. Tübingen 1949.
Ich aber sage euch... – Auslegungen der Bergpredigt in Stuttgarter Gottesdiensten.Quell-Verlag, Stuttgart 1949
Der Nihilismus. Tübingen 1950.
Das Gebet das die Welt umspannt. Reden über das Vaterunser aus den Jahren 1944/45. Mit einem Dialog über die Frage: Wie war der Nationalsozialismus in Deutschland möglich? 4. Auflage. Quell-Verlag, Stuttgart 1991.
Der Glaube der Christenheit. Unsere Welt vor Jesus Christus. 3. Auflage. Göttingen 1955.
Woran ich glaube. Der Grund christlicher Gewissheit. 4. Auflage. Quell-Verlag, Stuttgart 1993, ISBN 3-7918-2005-2.
Das Bilderbuch Gottes. Reden über die Gleichnisse Jesu. Quell-Verlag, Stuttgart 1957 (6. Auflage 1991, ISBN 3-7918-2003-6)
Vom Schiff aus gesehen. Tagebuch einer Ostasienreise. Stuttgart 1959.
Wie die Welt begann. Der Mensch in der Urgeschichte der Bibel. Stuttgart 1960.
Zu Gast auf einem schönen Stern. Erinnerungen. Hoffmann und Campe, Hamburg 1986, ISBN 3-455-08232-7. (Neuauflage: Piper, München 1998, ISBN 3-492-22377-X)
Auf der Suche nach dem verlorenen Wort. Gedanken zur Zukunft des Christentums. Luebbe Verlagsgruppe, Bergisch Gladbach 1988, ISBN 3-404-60219-6.
Fragen des Christentums an die moderne Welt – Untersuchungen zur geistigen und religiösen Krise des Abendlandes. J.C.B. Mohr Verlag, Tübingen 1947.
Das Lachen der Heiligen und Narren. Nachdenkliches über Witz und Humor. Freiburg im Breisgau 1974, ISBN 3-451-01991-4.
Wer darf sterben? Grenzfragen der modernen Medizin: Sterbehilfe, Wahrheit am Krankenbett, Recht auf Selbstmord, Organtransplantation, Hochleistungssport und Medizin, die Krankenhauskrise. Freiburg im Breisgau 1979.
Wer darf leben? Ethische Probleme der modernen Medizin.Goldmann Verlag, München 1970
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