En febrero de 1942, por sus acciones en el Frente oriental, fue galardonado con la Cruz de Caballero por sus acciones al frente de su unidad "panzer". El ascenso a teniente general se hizo con su nombramiento como Jefe de Estado Mayor de Heinz Guderian, el 1 de marzo de 1943. Thomale cooperó con Guderian en desarticular durante el fallido Putsch del 20 de julio de 1944. Terminó la guerra con el grado de mayor general. Fue detenido por los americanos y liberado sin cargos en noviembre de 1946.