Thorsen ble på sin 50-årsdag i 2008 utnevnt til kommandør av Den Kongelige Norske St. Olavs Orden «for hans innsats for arkitekturen». I 2011 ble han utnevnt til æresdoktor ved NTNU. Thorsen ble i 2012 tildelt Grosch-medlajen, og i 2013 Prins Eugen-medaljen.