I september 1940 ble Thurmann-Nielsen tatt opp som flyelev ved Flyvåpnenes Treningsleir i Canada, også kjent som «Little Norway.» Han startet på rekruttskolen i Toronto 7. oktober, og videre startet han på Marinens Flyskoles 2. kull den 25. november. «Vingen», et bevis på gjennomført flyverutdanning, mottok han 15. august 1941. Thurmann-Nielsen utmerket seg ved å bli rangert som nr. 1 i sitt kull.