Thelin begynte sin karriere i Örebro-klubben Karlslunds IF, hvor han hadde spilt siden han var fem år. Thelin har spilt for klubben i Division 1, Division 2 og Division 3. I 2011 gikk han til den nyopprykkede Allsvenskan-klubben IFK Norrköping. Thelin hadde sitt gjennombrudd i klubben da han i 2012-sesongen spilte elleve kamper og scoret to mål. I 2013-sesongen spilte han 25 kamper og scoret fire mål. Etter kun å ha spilt sporadisk i 2014-sesongen, ble det 4. juni 2014 kjent at Thelin hadde signert en fireårskontrakt med regjerende svenske mestre, Malmö FF.