השלים את המשפט הבא: בשנת 2012 סיים ת'ורקילדסן במקום הרביעי באליפות אירופה בהלסינקי, רק בניהול שלוש זרקות עם התוצאה הטובה ביותר של 81.55 מטר לאחר שנפגע במהלך ההתחממות. ב
באולימפיאדת הקיץ 2012 בלונדון הוא זרק 82.63 וסיים במקום השישי, אשר הפך למקום החמישי מספר שנים לאחר פסולת מדליית הכסף המקורית אולקסנדר פיאטניצ'ה על עבירה של סמים. באליפות העולם של שנה הבאה במוסקבה, ת'ורקילדסן הגיע למקום השישי עם זריקת של 81.06 במה שהתברר כופעתו האחרונה בתחרות אליפות גדולה. פציעות אילצו אותו לסיים את עונת 2014 בטרם עת לפני אליפות אירופה. מאוחר יותר הוא החליט לא להשתתף בכל עונת 2015, אך כיוון לחזור ב-2016. עם זאת, במאי 2016 Thorkildsen הודיע על פרישתו מהספורט.