Kariera reprezentacyjna Karl-Heinz Thielen w latach 1961–1962 w reprezentacji RFN U-23 rozegrał 2 mecze, w których zdobył 1 gola, natomiast w seniorskiej reprezentacji RFN w latach 1964–1965 rozegrał 2 mecze: 29 kwietnia 1964 roku w Ludwigshafen am Rhein przegranym 3:4 meczu towarzyskim z reprezentacją Czechosłowacji oraz 12 maja 1965 roku w Norymberdze w przegranym 0:1 meczu z meczu towarzyskim z reprezentacją AngliiKarl-Heinz Thielen - International Appearances .
Statystyki Reprezentacyjne Reprezentacja Rok Mecze Bramki 1961 1 0 1962 1 1 Łącznie 2 1 1964 1 0 1965 1 0 Łącznie 2 0Karl-Heinz Thielen – National Football Teams
Mecze i gole w reprezentacji Lp. Data Miasto Przeciwnik Wynik Rozgrywki 1. 29.04.1964 Ludwigshafen am Rhein 3:4 Mecz towarzyski 2. 12.05.1965 Norymberga 0:1 Mecz towarzyskiKarl-Heinz Thielen – Eu-football.info
Sukcesy FC Köln Mistrzostwo Niemiec: 1962, 1964 Wicemistrzostwo Niemiec: 1960, 1963, 1965, 1973 Puchar Niemiec: 1968 Finał Pucharu Niemiec: 1970, 1971, 1973