Dr.
Obwohl Thalheim sich mit einem breiten Spektrum literaturwissenschaftlicher Forschungen befasste, bildete den Schwerpunkt das 18. Jahrhundert und im Besonderen die Sturm-und-Drang-Phase der Deutschen Klassik. Im Zentrum stand dabei seine fast 50-jährige Beschäftigung mit Friedrich Schiller, über den er 1961 habilitiert hatte. Außerdem entstanden Arbeiten zu Johann Joachim Winckelmann, Johann Wolfgang von Goethe und Heinrich von Kleist. Thalheims Analysen verbanden die Dichtung stets mit dem historischen Zeitgeschehen, gingen damit über Sprach- und Stilanalysen hinaus, indem sie sie als Ausdruck sozialer und politischer Widersprüche ihrer jeweiligen Epoche auffassten.