Mathijs Theelen is specialist in inwendige ziekten van het paard (Dipl. ECEIM). De helft van zijn tijd werkt hij in de kliniek, waar hij paarden met uiteenlopende medische problemen behandelt. Hij is coördinator van de Intensive Care-afdeling voor veulens aan de Universiteit van Utrecht. In zijn klinische werk richt hij zich voornamelijk op neonatologie, gastro-enterologie en hepatologie.

Naast zijn klinische activiteiten is hij ook betrokken bij het onderwijs aan diergeneeskundestudenten in Utrecht. Daarnaast is hij coördinator van het Skillslab van de Vakgroep Paardgeneeskunde.

In samenwerking met de afdeling Biomolecular Health Sciences (klinische infectiologie) van de Universiteit Utrecht werkt Mathijs ook aan zijn promotieonderzoek. Zijn onderzoek richt zich op antimicrobiële resistentie en gevoeligheidspatronen van bacteriën geïsoleerd uit veulens en volwassen paarden, evenals op het darmmicrobioom van paarden. Een deel van dit onderzoek wordt uitgevoerd aan de University of California, Davis, VS.