Der Bahnhof Thalkirchen wurde vom U-Bahn Referat in Zusammenarbeit mit dem Architekturbüro Karg & Kessler geplant. Die Wand- und Bodengestaltung stammen von der Künstlerin Ricarda Dietz, die auch zahlreiche andere U-Bahnhöfe geprägt hat. Der säulenlose Bahnsteig ist sehr hell gestaltet, die weißen Deckenpaneele in Längsrichtung sind lediglich durch gelbe Querstreben alle paar Meter unterbrochen. Die Bahnsteigmöblierung wirkt fast minimalistisch angesichts des geraden und damit sehr übersichtlichen Bahnsteiges. Die Lichtgestaltung bezieht sich bewusst ausschließlich auf den Bahnsteigraum, auch die Wandgestaltung endet weit unterhalb des Deckenraumes, der hier optisch quasi ausgeblendet wird. Die Wände werden von verschiedenen Tiermotiven geziert, die von der Künstlerin Ricarda Dietz in komplizierter Schablonen- und Einbrenntechnik auf die Wandelemente aufgebracht wurde. Sie knüpfen damit bereits im U-Bahnhof direkt an den Tierpark Hellabrunn an, der sich in unmittelbarer Nähe zum U-Bahnhof am Ostufer der Isar befindet. Der Tierpark ist damit mit nur kurzem Fußweg direkt per U-Bahn aus der Innenstadt erreichbar, was insbesondere für München-Touristen von großer Bedeutung ist. Da der Bahnhof relativ flach unter der Erde liegt, war es möglich, ihn mit Rampen direkt mit der Oberfläche zu verbinden. So gelangt man am Südende des Bahnsteigs über eine Rampe direkt in den Isarufer-Park, der dem Tierpark Hellabrunn vorgelagert ist. Im Zwischengeschoss sowie der anschließenden Rampe zum Bahnsteig finden sich an Wänden und am Boden Tiermotive, unter anderem als Mosaike. Am nördlichen Bahnsteigende gelangt man über Fahr- und Festtreppen in ein kleines Zwischengeschoss und von dort an die Oberfläche beidseits der Pognerstraße.