Theiler nació en Frick (Suiza) el 26 de marzo de 1867, y murió en Londres el 24 de julio de 1936, e hizo sus estudios de Veterinaria en Berna y en Zurich.
Emigró a Sudáfrica en 1891 y se instaló como veterinario en la región de Pretoria, en la República de Transvaal donde luchó con éxito contra las epizootias, especialmente la peste bovina, que consiguió erradicar. En 1896 fue nombrado veterinario del Estado, fundando poco después el Instituto de Investigaciones Veterinarias de Onderstepoort y la Facultad de Veterinaria de Pretoria.
En 1914 el Rey de Inglaterra le nombró Comendador de la Orden de San Miguel y San Jorge. Su principal mérito científico es haber demostrado por las garrapatas de enfermedades protozoarias epizoóticas entre los animales de renta, abriendo una vía de prevención a partir de la interrupción del ciclo de infección.
En su memoria, una especie de protozoos fue denominada Theileria.