Ab 1873 Lehrer am Elisabeth-Gymnasium in Breslau. Ab 1882 in Brieg, wo er eine Oberlehrerstelle am Königlichen Gymnasium erhalten hatte. 1885 kehrte er nach Breslau zurück, um am neu eingerichteten König-Wilhelm-Gymnasium zu unterrichten. Zum 14. Mai 1888 wurde Thalheim zum Direktor des Gymnasiums zu Schneidemühl in Westpreußen ernannt. 1893 kehrte er nach Schlesien zurück, als Direktor des Gymnasiums zu Hirschberg. Kurz darauf wechselte Thalheim endgültig in die Schulverwaltung: Zum 1. Februar 1900 wurde er zum Provinzialschulrat ernannt, am 5. Februar zum Mitdirektor des Pädagogischen Seminars in Breslau. Trat 1916 n den Ruhestand.