1959年ベルリン生まれ。5歳からピアノ、7歳からヴィオラを学び、ベルリン音楽大学ではヘルムート・ロロフにピアノを師事。個人レッスンで指揮と作曲を、またヘルベルト・フォン・カラヤン基金によりジュスト・カッポーネのもとでヴィオラを学んだ。
1978年から81年までベルリン・ドイツ・オペラでコレペティトアを務め、一方でカラヤンのアシスタントとして幅広い経験を積む。1981年のバイロイト音楽祭では『トリスタンとイゾルデ』を振ったダニエル・バレンボイムのアシスタントを務めた。その翌年に就任したゲルゼンキルヒェン歌劇場をはじめ、バーデン州立歌劇場、ニーダーザクセン州立歌劇場の指揮者を経て、1985年、デュッセルドルフのライン・ドイツ・オペラ第１指揮者に就任。さらに1988年から92年まではニュルンベルク市立歌劇場の音楽総監督を務めた。1991年、ベルリン・ドイツ・オペラに『ローエングリン』を指揮してデビュー。1995年にはドイツ・グラモフォンと専属契約を結び、多くのＣＤをリリースしている。1993年、ボローニャ市立歌劇場の首席客演指揮者に就任、同年メトロポリタン歌劇場にデビュー。1997年には長年関係を深めてきたベルリン・ドイツ・オペラの音楽総監督に就任。2004年に同ポストを離れるまでの間、ワーグナー、Ｒ．シュトラウス、プフィッツナーなど数多くの新演出を手がけ、国際的にきわめて高い評価を確立して、次世代ドイツ人指揮者の筆頭にあげられるようになった。
そして2004年秋、ミュンヘン・フィルハーモニー管弦楽団の音楽総監督就任披露コンサートにおいて、かつて同楽団で一時代を築いた巨匠セルジュ・チェリビダッケの十八番であるブルックナーを指揮、ミュンヘン市民の熱烈な歓迎を受けた。彼の主要レパートリーのひとつＲ．シュトラウスゆかりのミュンヘンを拠点に、ドイツ音楽の伝統を色濃く残す楽団を得て、ティーレマンの手腕はますます注目を集めている。
オーケストラへの客演では、2000年にウィーン・フィルと初共演、2002年にはベルリン・フィルを指揮してザルツブルク・イースター音楽祭にデビュー。オペラ指揮者としても、2003年にウィーン国立歌劇場で『トリスタンとイゾルデ』を指揮してセンセーショナルなデビューを果たした。また2000年のバイロイト音楽祭で『ニュルンベルクのマイスタージンガー』を振って大成功をおさめて以来、同音楽祭には翌年から客演を重ねており、2001年『パルジファル』、2002年『タンホイザー』、そして2006年には新演出の『ニーベルングの指環』と輝かしい足跡を残してきた。コンサートとオペラの両輪の上に立ち、ティーレマンは今"ドイツ人指揮者によるドイツ音楽"という不変の価値を新しい時代の光の中でよみがえらせて、圧倒的な支持を得ている。