Rebé les primeres lliçons de música de Johann Scheffler, i entre el 1666 i el 1672 estudià amb H. Schütz. El 1673 residia a Lübeck, on probablement impartí classes de música i establí amistat amb J.A. Reincken i D. Buxtehude. El mateix any fou nomenat mestre de capella a Gottorf, on és possible que compongués les primeres òperes. Després treballà a Hamburg i en 1685-91 fou mestre de capella a Wolfenbüttel. Més tard entrà al servei del duc Christian I a Merseburg. El 1718 es traslladà a Naumburg, on residí fins al final de la seva vida. Entre els seus deixebles destaquen Georg Österreich i Johann Ziegler. Theile compongué música vocal profana -en destaquen els seus Weltliche Arien (1667)-, tres òperes, una col·lecció de solos, duets i quartets amb ritornelli instrumentals i diverses peces instrumentals per a cordes. La seva producció religiosa, més important, és formada per salms, motets i misses, moltes de les quals en stile antico. La seva Passio Domini Nostri Jesu Christi secundum Evangelium Matthei (1673) fou una de les primeres passions que inclogueren àries que comentaven el text bíblic. Entre els seus tractats teòrics destaca el Musikalisches Kunst-Buch ('Llibre de l’art musical'), que pogué haver servit de font d’inspiració a J.S. Bach per a Die Kunst der Fuge ('L’art de la fuga').