เถลิง ธำรงนาวาสวัสดิ์ เกิดเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน พ.ศ. 2473 เป็นบุตรของถวัลย์ ธำรงนาวาสวัสดิ์ อดีตนายกรัฐมนตรี กับนางธำรงนาวาสวัสดิ์ (แฉล้ม ธารีสวัสดิ์) เป็นุตรคนที่ 2 และเขาสมรสกับนวลนาถ (สกุลเดิม อัชราชทรงสิริ) มีบุตรสามคน[1] หนึ่งในนั้นคือ ธรณ์ ธำรงนาวาสวัสดิ์

เถลิง เป็นนักเรียนทุนเล่าเรียนหลวงตั้งแต่ปี พ.ศ. 2493[2] เขาสำเร็จการศึกษาระดัปริญญาตรีสาขาเกษตรศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยคอนเนตทิคัต รัฐคอนเนตทิคัต ประเทศสหรัฐอเมริกา และระดับปริญญาโทและปริญญาเอก สาขาเศรษฐศาสตร์การเกษตร จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน แมดิสัน รัฐวิสคอนซิน

เถลิง รับราชการในสังกัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เคยได้ดำรงตำแหน่งสูงสุดคือ ปลัดกระทรวงเกษตรและสหกรณ์[3] เป็นประธานคณะกรรมการอุทยานแห่งชาติเป็นเวลา 15 ปี ซึ่งตลอดวาระการดำรงตำแหน่ง ดร.เถลิง มีส่วนช่วยจัดตั้งอุทยานแห่งชาติกว่า 80 แห่ง โดยจำนวน 12 แห่งในนั้นเป็นพื้นที่คุ้มครองทางทะเล[4]

เถลิง ถึงแก่อนิจกรรมในปี พ.ศ. 2551