Thilo Ullrich absolvierte zunächst eine Ausbildung zum Theatermaler am Theater Bremen, bevor er von 2011 bis 2015 an der Universität Mozarteum Salzburg Bühnen- und Kostümgestaltung sowie Film- und Ausstellungsarchitektur studierte. Nach seinem mit Auszeichnung abgeschlossenen Diplom folgte von 2015 bis 2018 eine feste Ausstattungsassistenz am Residenztheater München. Dort arbeitete er unter anderem mit Aleksandar Denić, Raimund Orfeo Voigt und Ulrich Rasche. In dieser Zeit begann auch die kontinuierliche Zusammenarbeit mit der Regisseurin Mirjam Loibl.
Thilo Ullrich ist als freischaffender Bühnen- und Kostümbildner für Schauspiel und Oper tätig. Seine Entwürfe wurden unter anderem an der Oper Frankfurt, am Berliner Ensemble, an der Staatsoper Unter den Linden, der Staatsoper Hannover, der Bergen Nasjonale Opera in Norwegen sowie am Teatro Massimo in Palermo realisiert.
2020 lernte er den Regisseur Dennis Duszczak kennen; zusammen entwickelten sie vier Inszenierungen am Schauspiel Dortmund. GRM Brainfuck wurde 2023 zum Festival Radikal Jung im Münchner Volkstheater eingeladen. Weitere Projekte führten ihn 2023 an das JOIN der Staatsoper Stuttgart und zurück an das Theater Bremen, wo er seine ersten Theatererfahrungen gesammelt hatte.
Für die Opernregisseurin Barbora Horáková entwarf er 2020 erstmals einen Raumentwurf für die Neuinszenierung von Carmen an der Staatsoper Hannover. Seitdem führen sie ihre Zusammenarbeit an international renommierten Opernhäusern fort.
Mit Regisseur Wolfgang Nägele verbindet ihn eine wachsende Zusammenarbeit für die Opernproduktionen Hoffmanns Erzählungen und Candide am Theater Bielefeld sowie Punch and Judy an der Oper Frankfurt.
An das Schauspiel Dortmund kehrt er als Bühnenbildner für die Produktion der Dreigroschenoper im Salzlager der Kokerei Hansa unter der Regie von Intendantin Julia Wissert zurück.
Der Ansatz für den Bühnenraum liegt in der bewussten Nutzung und Weiterführung der Architektur dieses geschichtsträchtigen Ortes, verbunden mit einem Eingriff in seine vorhandene Geschichte.
Thilo Ullrich ist Alumnus der Akademie Musiktheater heute. 2019 entstand an der Staatsoper Hamburg gemeinschaftlich das Werk Die Nacht der Seeigel.
