Willian Thiego se destacou atuando pelo Sergipe. Como tinha menos de vinte anos, foi contratado pelo Grêmio para jogar nas suas categorias de base.
Grêmio
Foi lançado ao time profissional em 2007. Como na época havia o zagueiro William e o volante Willian Magrão, Willian Thiego passou a ser chamado apenas de Thiego, para evitar confusões entre nomes. Zagueiro de origem, o atleta acabou sendo utilizado em algumas partidas como lateral-esquerdo, pelo então treinador Mano Menezes.
Seu primeiro gol em jogos oficiais do grupo profissional do Grêmio ocorreu em 14 de junho de 2008, contra o Goiás. Na ocasião, ele havia entrado no lugar de Roger. O gol saiu aos quarenta minutos do segundo tempo, depois de arrancar do meio de campo, tabelar com Paulo Sérgio e chutar no canto alto do goleiroHarlei.
Em julho de 2009, Thiego renovou seu contrato até o fim de 2012.[3]
Em 2010 atuou pelo Kyoto Sanga, por empréstimo do Grêmio, retornando ao tricolor gaúcho no final do ano, quando encerrou o empréstimo.
Bahia
Em 5 de janeiro de 2011, Thiego foi emprestado ao Bahia.[6]
Grêmio
Ao final do empréstimo, Thiego foi devolvido ao Grêmio e reapresentou-se em 9 de janeiro de 2012, passando a treinar em separado, aguardando negociação com outro clube.
Ceará
Em 5 de março de 2012, Thiego acertou com Ceará até o fim de novembro. Thiego demonstrou bom futebol no Ceará, onde vinha sendo titular absoluto.[7] Após disputar dois jogos pela Série B, ele se machucou em um treino, com previsão de ficar de fora por sessenta dias.[8] Em 31 de outubro, Thiego foi dispensado e liberado pela diretoria alvinegra.[9]
Figueirense
Em 16 de janeiro de 2013, Thiego fechou com o Figueirense até dezembro.[10]
Foi um dos grandes responsáveis pelo retorno do Figueirense à Série A do Brasileirão, sendo titular absoluto na zaga. No meio do turno do Campeonato Brasileiro da Série B, lesionou-se seriamente no músculo adutor longo do púbis,[11] em um ano marcado por inúmeras lesões que minaram o clube. Na oportunidade, o departamento médico do time do estreito considerou que a temporada para o atleta estava encerrada. Entretanto, retornou muito antes do previsto,[12] já em outubro, na vitória por 2–0[13] contra o São Caetano, demonstrando superação e raça. Importantíssimo na arrancada que fez o Figueirense subir à Série A, apesar de chances muito pequenas de acesso (estava em décimo faltando 7 rodadas[14]), marcou o primeiro gol na goleada de 4–0[15] sobre o rival Avaí, que estava bem no campeonato.
Após longa tentativa de renovação com o atleta para o Campeonato Brasileiro da Série A de 2014, quando Thiego não demonstrou interesse em ficar,[16] o zagueiro acabou saindo do clube.
Em janeiro de 2015, Thiego pediu liberação da equipe do Azerbaijão e acertou seu retorno para o futebol brasileiro, desta vez, para a Chapecoense.[18] Conhecido como o "zagueiro artilheiro da Chape", em 84 partidas disputadas pelo clube, marcou nove gols, inclusive o gol da classificação para as semifinais da Copa Sul-Americana de 2016, contra o Junior de Barraquilla.
Com 8 gols marcados em 2016, Thiego foi o zagueiro que mais fez gols no Brasil no ano.[19] 6 desses gols foram marcados no Brasileirão-16, o que fez dele o zagueiro com mais gols no torneio.[20]
Na época em que atuava pelo Grêmio, Thiego escapou de uma tragédia aérea. A delegação da equipe estava prevista para embarcar no voo TAM 3054 com destino a Goiânia para enfretar o Goiás no dia 19 de julho de 2007, porém ocorreu uma mudança de última hora que alterou a escala para Brasília.[23][24]
