Zijn debuut voor het West-Duits voetbalelftal maakte Thon op 16 december 1984, toen in Attard met 2–3 gewonnen werd van Malta. De middenvelder mocht van bondscoach Franz Beckenbauer als invaller voor Ditmar Jakobs het veld betreden. In voorbereiding op het EK 1988 speelde Thon mee in zeventien oefenwedstrijden. Op 24 september 1986 maakte hij zijn eerste interlanddoelpunt, door te scoren tegen Denemarken (0–2 winst). De middenvelder werd tevens opgeroepen voor het EK in eigen land. Tijdens dit toernooi scoorde Thon tegen Denemarken, tegen wie hij twee jaar eerder ook al zijn eerste treffer maakte. In de halve finale werd verloren van Nederland. Na dit duel werd Thon voor schut gezet door Ronald Koeman, die zijn achterste afveegde met het geruilde shirt van Thon. Die verklaarde later de actie af te keuren maar Koeman vergeven te hebben. In 1990 won hij met West-Duitsland het WK in Italië. De middenvelder speelde mee in twee wedstrijden, tegen Colombia en Engeland. Vanwege blessures en onenigheid met bondscoach Berti Vogts miste Thon drie toernooien, maar hij zat wel in de selectie voor het WK 1998. Hierop speelde hij mee tegen de Verenigde Staten, Joegoslavië en Iran. Dat laatste duel was tevens zijn laatste interland. Thon kwam uit op tweeënvijftig interlands en drie doelpunten.