Mathijs Theelen is specialist Inwendige Ziekten van het Paard (Dipl. ECEIM). De helft van de tijd is hij werkzaam in de kliniek, waar hij patiënten met uiteenlopende internistische aandoeningen behandelt. Hij is coordinator van de Veulen Intensive Care (Veulenbrigade). Zijn klinische speerpunten zijn neonatologie, gastro-enterologie en hepatologie.

Naast het klinisch werk, verzorgt hij onderwijs voor dierenartsen in opleiding, zowel in de klinische als pre-klinische fase van de studie. Ook is hij coordinator van het Skillslab van het Departement Gezondheidszorg Paard.

Verder is hij op dit moment bezig met zijn promotieonderzoek. In zijn onderzoek kijkt hij naar antibioticumgevoeligheid en resistentie van bacteriën afkomstig van paarden en veulens en ook doet hij onderzoek naar de samenstelling van het darmmicrobioom van paarden. Dit onderzoek doet hij in samenwerking met het Departement Biomolecular Health Sciences (afdeling Klinische Infectiologie) van de faculteit Diergeneeskunde in Utrecht. Een deel van zijn onderzoek vindt plaats aan de University of California in Davis, USA.