Le natif de Tübingen, près de Stuttgart, a fait ses classes en Allemagne. Formé au FC Schalke 04 qu’il rejoint en 2012, il dispute plus d’une centaine de matchs avec les équipes de jeunes et remporte, en tant que capitaine, le titre de champion d’Allemagne U19 en 2015. Joueur polyvalent, capable d’évoluer à tous les postes de la défense, Thilo Kehrer devient un élément incontournable de l’équipe de Schalke. Replacé dans une défense à trois lors de la saison 2017-2018, il contribue pleinement, au côté de Breel Embolo, à la deuxième place du club obtenue cette saison en Bundesliga. Grâce à ses bonnes performances outre-Rhin, Thilo Kehrer attire l'attention du Paris Saint-Germain, qui le recrute en 2018, sous les ordres de Thomas Tuchel. Avec Paris, le défenseur d’1m86 découvre la Ligue des Champions. Au total, il prend part à une vingtaine de rencontres européennes. Avec le club de la capitale, Thilo Kehrer dispute 128 matchs et remporte à trois reprises le championnat de Ligue 1 (2019, 2020 et 2022), deux fois la Coupe de France (2020 et 2021), une fois la Coupe de la Ligue (2020) et le Trophée des champions 2019. Après quatre années au sein du club francilien, il rejoint West Ham et la Premier League à l’été 2022. Thilo Kehrer participe à la saison historique des Hammers qui, en gagnant la Ligue Europa Conférence aux dépens de la Fiorentina. Avec l’Allemagne, le défenseur dispute 27 matchs et figure dans le groupe allemand lors de la Coupe du Monde 2022 au Qatar. Prêté à l'AS Monaco par le club anglais au mercato d'hiver 2023-2024, l'Allemand a disputé 18 matchs avec les Rouge et Blanc et a décidé de poursuivre l'aventure en Principauté jusqu'en 2028 !