Karl-Heinz Thielen (ur. 2 kwietnia 1940 w Ariendorfie) – niemiecki piłkarz grający na pozycji pomocnika lub napastnika, reprezentant kraju, menedżer piłkarski, działacz sportowy. Zawodnik FC Köln.
Kariera piłkarska Karl-Heinz Thielen karierę piłkarską rozpoczął w 1950 roku w juniorach TSV Rodenkirchen, w których grał do 1959 roku. Następnie podpisał profesjonalny konktrakt z FC Köln, w którym spędził całą piłkarską karierę (zakończył w 1973 roku), a także odnosił sukcesy: dwukrotne mistrzostwo Niemiec (1962, 1964 – pierwszy sezon w Bundesligi), czterokrotne wicemistrzostwo Niemiec (1960, 1963, 1965, 1973), Puchar Niemiec 1967/1968, trzykrotnie finał Pucharu Niemiec (1970, 1971, 1973), czterokrotnie zdobył mistrzostwo Oberligi zachodniej (1960, 1961, 1962, 1963), natomiast w Pucharze Europy dotarł do ćwierćfinału, w którym przegrały ich przeciwnikiem był angielski FC Liverpool, w którym w dwóch meczach padły bezbramkowe remisy: 10 lutego 1965 roku w Kolonii oraz 17 lutego 1965 roku na Anfield Road, w związku z czym 24 marca 1965 roku w Rotterdamie odbył się dodatkowy mecz, który zakończył się remisem 2:2, a Thielen w 40.