Φιλικός, γεννήθηκε το 1785 στην Πάτμο. Εγκαταστάθηκε στις παραδουνάβιες ηγεμονίες, όπου έκανε μεγάλη περιουσία από το εμπόριο. Μυήθηκε στη Φιλική Εταιρεία το 1818 στο Γαλάτσι, από το Γρηγόριο Δίκαιο (Παπαφλέσσα). Μαζί με τον Η. Γρυπάρη και το Δ. Παπαγιαννόπουλο συγκρότησαν την εφορεία «Αρχίδαμος». Ως απεσταλμένος του Υψηλάντη, είχε αναπτύξει στην Κωνσταντινούπολη μεγάλη δραστηριότητα. Ανάλογη δραστηριότητα επέδειξε και στη Σμύρνη και τα νησιά του Αιγαίου, όπου οργάνωσε εφορείες και συγκέντρωσε ποσά για την πραγματοποίηση των σκοπών της Φιλικής Εταιρείας. Ενώ όμως βρισκόταν στα Δωδεκάνησα, προδόθηκε για την πατριωτική του δράση στους Τούρκους και για ν’ αποφύγει τη σύλληψη πήγε στην Πάτμο. Όταν άρχισε η Επανάσταση, ο Δ. Υψηλάντης τον τοποθέτησε υπεύθυνο στις εφορείες των νησιών του Αιγαίου. Στη συνέχεια, ο Θέμελης διατέλεσε βουλευτής Πάτμου και, το 1825, διορίστηκε με το Γ. Καναβό και τον Ι. Παπαδιαμαντόπουλο μέλος της Επιτροπής Δυτικής Ελλάδας. Πέθανε στη διάρκεια της πολιορκίας του Μεσολογγιού το 1825. Ο Θέμελης είχε διαθέσει για τον Αγώνα και ολόκληρη την περιουσία του.