Thelin grał w młodzieżowych reprezentacjach Szwecji. W 2015 roku wystąpił z reprezentacją Szwecji U-21 na Mistrzostwach Europy U-21. Był na nich podstawowym zawodnikiem i wywalczył mistrzostwo Europy. Wystąpił także w wygranym po serii rzutów karnych finale z Portugalią.