Der 1884 in Nürnberg geborene Robert Thelen studierte Maschinenbau und erhielt 1909 an der Technischen Hochschule Charlottenburg sein Diplom. Mit Beginn des Motorflugs war er begeistert von der neuen Technik und erwarb bereits 1910 seine Pilotenlizenz. Thelen arbeitete als Konstrukteur und Fluglehrer auf dem Flugplatz Johannisthal. Im gleichen Jahr absolvierte er als erster deutscher Pilot einen ausgedehnten Rundflug über Adlershof, Grünau, den Langen See und die Müggelberge.
Thelen bildete als Fluglehrer auch Melli Beese aus, die erste deutsche Motorfliegerin. Später arbeitete er als technischer Leiter der Albatros-Werke in Friedrichshagen, wo er Jagdflugzeuge für den Einsatz im Ersten Weltkrieg entwickelte und auch erprobte. Nach Kriegsende wechselte Robert Thelen zum Motorbootsbau, ehe er ab 1926 in der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt tätig wurde. Mit Erreichen des Pensionsalters schied er 1944 dort aus. Als der Zweite Weltkrieg zu Ende war, wurde er als Luftfahrtexperte in die Sowjetunion dienstverpflichtet. Nach der Rückkehr lebte er bis zu seinem Tod 1968
in der Familienvilla in Hirschgarten.