Järgmise aasta alguses sai temast Preisi sõjaväe kindralleitnant ja III korpuse juhatajana (Carl von Clausewitz oli tema staabiülem) osales ta Waterloo lahingus. Ligny lahinguväljal taandus ta koos ülejäänud Blücheri armeega Wavre'i ja kui teine korpus marssis Waterloo suunas, kaitses von Thielmann seda liikumist Grouchy vastu, võitles
Wavre'i lahing (18.-19. juuni 1815), panustades seega oluliselt Waterloo' lahingus saavutatud võidule.