Nach dem Abitur studierte Thiel an der Technischen Hochschule zu Breslau an der Fakultät für Stoffwirtschaft, Fachrichtung Chemie. Ab dem dritten Semester wurde ihm aufgrund überdurchschnittlicher Leistungen freies Studium gewährt. 

Die Kleinbürger Thiel hatten ihr gesamtes Geld in der Inflation von 1923 verloren und hätten Walter – trotz der Unterstützung des Bruders Herbert – kein Studium finanzieren können. Dank seiner überdurchschnittlichen Begabung bekam Thiel jedoch Stipendien und ihm wurde ab dem dritten Semester freies Studium gewährt.

Im Sommersemester 1931 bestand er die Diplom-Vorprüfung mit Auszeichnung. 1932 wurde Thiel als Mitglied in die Studienstiftung des Deutschen Volkes aufgenommen und legte im Wintersemester 1933 das Examen zum Diplom-Ingenieur (chem.) in allen sieben Fächern mit „sehr gut“ ab.

1934 promovierte Thiel mit summa cum laude „Über die Addition von Verbindungen mit stark polarer Kohlenstoff-Halogenbindung an ungesättigte Kohlen-Wasserstoffe“.

Titel/Einband der Promotion Walter Thiels zum Dr.-Ing. (chem.)
(Quelle des Fotos: Privatarchiv Familie Thiel)


Vom 15. April bis 15. Mai 1934 war Thiel planmäßig Assistent im Organisch-Chemischen-Institut der TH Breslau, vom 15. Mai bis 31. August 1934 dann außerplanmäßiger Assistent am I. Chemischen Institut der Universität Berlin (heute: Humboldt-Universität Berlin). Die Promotion verteidigte er am 8. November 1934 in Breslau (Quelle: Promotion Walter Thiels).

Thiel war Mitglied im Verein Deutscher Studenten (Kyffhäuserverband) auf Anraten seines Förders (eines "alten Herrn" aus der Verbindung). Wie immer war Thiel auch in diesem Bereich ehrgeizig und schnell an der Spitze, obwohl er erst gar nicht in eine Studentenverbindung eintreten wollte. So hatte er dann doch nach einiger Zeit die Ämter eines Dritt- und eines Erst-Chargierten inne.