Thümen begann seine militärische Laufbahn in der Preußischen Armee am 24. Juni 1769 als Gefreiterkorporal im Infanterieregiment „Prinz von Preußen“. Dort stieg er im September 1775 zum Fähnrich auf und nahm 1778/79 während des Bayerischen Erbfolgekrieges an den Gefechten bei Trautenau, Schnellenwalde und Neustadt teil. Im Mai 1787 kam Thümen, zwischenzeitlich Stabskapitän, zum Füsilierbataillon „von Dessaunière“ der 1. Ostpreußischen Füsilierbrigade und wurde dort zwei Jahre später Kapitän und Kompaniechef. 1794 machte Thümen den Feldzug in Polen mit. Nach weiteren Verwendungen in verschiedenen Verbänden erhielt er am 15. Juni 1802 anlässlicher der Revue in Memel den Orden Pour le Mérite. Am 17. Januar 1805 wurde Thümen Kommandeur des Infanterieregiments „von Kunheim“ sowie am 20. Juni 1805 zum Oberstleutnant befördert. Sein Regiment führte er während des Feldzuges 1806 bei Lübeck. Angesichts der Übermacht der französischen Truppen musste Thümen kapitulieren und wurde bald auf sein Ehrenwort entlassen. Durch die Niederlage Preußens war er zunächst inaktiv. Erst am 7. April 1809 erhielt Thümen durch König Friedrich Wilhelm III. eine neue Verwendung. Er ernannte ihn zum Kommandanten der Zitadelle Spandau mit einem Gehalt von 2500 Talern. Außerdem wurde Thümen am 20. Mai 1809 zum Oberst befördert. 1812 besetzten die Franzosen die strategisch wichtige Zitadelle.