Thiel erhielt nach dem Gymnasium in Bonn eine landwirtschaftliche Ausbildung. Danach war er Verwalter in der Altmark. 1861 begann er ein Studium an der landwirtschaftlichen Akademie in Poppelsdorf bei Bonn und an der Bonner Universität. 1864 erhielt er in Poppelsdorf eine Dozentur, promovierte 1865 und habilitierte sich 1867. 1869 wurde er Professor der Landwirtschaft in Darmstadt, 1872 in München, 1873 Generalsekretär des Landesökonomiekollegiums, 1897 Ministerialdirektor der Domänenabteilung im preußischen Landwirtschaftsministerium - er erneuerte die landwirtschaftliche Lehranstalt Preußens und gründete landwirtschaftliche Versuchsstationen - und 1907 Wirklicher Geheimer Rat. 1874-1877 war Thiel Mitglied des Reichstags und des Preußischen Abgeordnetenhauses. Seit 1873 gab er die "Landwirtschaftlichen Jahrbücher" heraus. 1901-1911 war er Vorsitzender der Kommission zur Aufteilung der königlichen Domäne Dahlem und Ministerialrat im Landwirtschaftsministerium. Auf seine Initiative hin wurde 1903 die "Königliche Gärtner-Lehranstalt" nach Dahlem verlegt.