Absolwent poznańskiej Szkoły Talentów. Studiował grę na wiolonczeli w akademiach muzycznych w Poznaniu i Łodzi, ponadto ukończył studia podyplomowe na Universität der Künste w Berlinie w klasie wiolonczeli barokowej Phoebe Carrai i Markusa Möllenbecka (dyplom z wyróżnieniem). W swojej działalności artystycznej skupia się przede wszystkim na problematyce historycznych praktyk wykonawczych. Występuje regularnie jako solista i kameralista – w tej roli gościł na wielu polskich i międzynarodowych festiwalach muzyki dawnej. Współpracował z najważniejszymi polskimi zespołami wykonującymi muzykę barokową. Przez kilkanaście lat był pierwszym wiolonczelistą Dresdner Barockorchester, a od 2006 roku jest członkiem prowadzonej przez Laurence’a Cummingsa FestspielOrchester Göttingen. Współpracuje również z innymi czołowymi niemieckimi zespołami, takimi jak Cantus Cölln, Akademie für Alte Musik Berlin czy Gaechinger Cantoray.
Artysta w ostatnich latach coraz częściej występuje także jako dyrygent. Od 2006 roku jest dyrektorem artystycznym Wrocławskiej Orkiestry Barokowej – nagrania zespołu pod jego kierownictwem zdobyły Fryderyka w kategorii „Fonograficzny debiut roku” oraz szereg nominacji do tego wyróżnienia. Od 2017 roku pełni także funkcję zastępcy dyrektora ds. koordynacji planów programowych w Narodowym Forum Muzyki.
Jarosław Thiel prowadzi klasę wiolonczeli historycznej na Akademii Muzycznej w Poznaniu i podczas festiwalu Varmia Musica w Lidzbarku Warmińskim. W 2017 roku ukazał się jego album – nagrany w duecie z Katarzyną Drogosz – z Sonatami wiolonczelowymi op. 5 i Wariacjami WoO 45 Ludwiga van Beethovena (CD Accord); uzyskał nominację do nagrody Fryderyk 2018.