Thulin vokste opp i Fredrikstad. Han studerte ved Norges tekniske høgskole og ble sivilingeniør i kjemi i 1965. Han ble vitenskapelig assistent ved Institutt for fysikalsk kjemi og var siden forskningstipendiat Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Forskningsråd. Fra 1970 var han fakultetssekretær ved Universitetet i Trondheims utbygningssekretariat. I 1971 tok han licentiatgrad med utmerkelse.