W roku 2002 Thorkildsen pierwszy raz w karierze wystartował w seniorskich mistrzostwach Europy, które odbywały się w Monachium. W eliminacjach osiągnął wynik 78,36 i do minimum uprawniającego do startu w finale zabrakło mu tylko 68 centymetrów. Ostatecznie Skandynaw zajął 15. miejsce w kwalifikacjach. W Sandnes zdobył drugi w karierze srebrny medal mistrzostw Norwegii, przegrywając tylko z Pålem Arne Fagernesem. Swój najlepszy wynik w sezonie – 83,43 – osiągnął 16 czerwca w Karlstad.