Thalheim war ursprünglich ein Waldhufendorf. Es entstand am Ende des 12. Jahrhunderts und wurde 1447 erstmals urkundlich erwähnt. Angenommener Gründungszeitpunkt ist das Jahr 1184. Der ursprüngliche Siedlungskern gruppierte sich um die erste Thalheimer Kirche, deren Standort vermutlich zwischen dem Pfarrhaus und dem gegenüberliegenden Friedhof lag. Heute führt die Chemnitzer Straße (B 180) über diese Stelle.
Mit der Zeit dehnte sich der Ort im Tal aus. Später zog sich die Bebauung die flacheren Hänge der Nebentäler hinauf. Im 17. Jahrhundert wurde Arsenkies abgebaut; seit dieser Zeit entwickelte sich auch die Strumpfwirkerei. Im Jahre 1925 erhielt der Ort dann das Stadtrecht.
Auf einer Fläche von 10,79km² leben 6457 Menschen. (Stand 2015).
Ausflugsziele sind u.a. das Heimateck "Rentners Ruh", die Grube "Wille Gottes" sowie der Waldcampingplatz.
Das Stadtwappen zeigt drei Tannen, woher auch der Name
"Drei-Tannen-Stadt-Thalheim"
kommt.
