Thilo Dahlmann studiował śpiew u Ulfa Baestleina, Bertholda Schmida, Guido Baehra oraz Wolfganga Millgramma w Folkwang College w Essen, gdzie zdał swój egzamin dyplomowy z wyróżnieniem w 2007 roku. Szczególne znaczenie dla rozwoju jego artystycznej osobowości miała współpraca z Rolandem Hermannem. W 2004 zdobył pierwszą nagrodę na Konkursie North Rhine-Westphalia . W sezonie 2006/2007 był członkiem International Opera Studio przy Operze w Zurichu.

Współpracuje z Operą w Duesseldorfie, Koblenz Theater oraz St. Gallen Theater . Śpiewał w Niemczech i za granicą z takimi dyrygentami jak: Helmuth Rilling, Peter Neumann, Nello Santi, Philippe Jordan, Helmut Müller Brühl, Andreas und Christoph Spering, Masaaki Suzuki oraz Ralf Otto. Koncertował w Filharmoniach w Essen, Kolonii, na Festiwalu w Baden-Baden, w Metz Arsénal, Zurich Tonhalle, Duesseldorf Tonhalle, Tokyo International Forum oraz Concertgebouw w Amsterdamie. W jego dorobku artystycznym są także produkcje DVD realizowane przez Operę w Zurichu oraz nagrania radiowe, telewizyjne i płytowe. Jest pedagogiem śpiewu w Hochschule für Musik Köln.