Han ble født som sønn av industriherren og kunstsamleren Alfred Thieme (1830–1906). Han tok avsluttende eksamen ved Nikolaiskolen i Leipzig i 1886 og studerte derefter kjemi og fysikk i Heidelberg, Berlin og Leipzig. Fra 1888 til 1891 studerte han kunsthistorie og arkeologi i Leipzig. Med en avhandlig om maleren Hans Leonhard Schäufelein fikk han i 1892 tittelen Dr. phil.