1956 yılında İsveç Film Enstitüsü'nün kurucusu Harry Schein ile evlendi ve onunla otuz yılı aşkın evli kaldı. Onunla boşanana kadar pek çok kez ayrı kalmışlardı. 1960'ların başında Paris'ten bir apartman satın aldı. Daha sonra San Felice Circeo'da bir sahil evinde kalmaya başladı. 1970 yılında İtalya'nın Roma ilinin Sacrofano komününe taşındı ve orada 34 yıl yaşadı.
Tıbbi tedavi dolayısıyla İsveç'e döndü. 78. doğum gününe 20 gün kala Stockholm'de kanserden dolayı öldü.
Uzun yıllar Ingmar Bergman ile beraber çalıştı. Thulin, Bergman'ın Yaban Çilekleri (1957), Ansiktet (1958, erkek gibi giyindiği film), Nattvardsgästerna (1962), Sessizlik (1963) ve Viskningar och rop (1972) filmlerinde yer aldı.
1958 Cannes Film Festivali'nde En iyi Kadın Oyuncu Ödülünü aldı. Sessizlik filmindeki performansından dolayı da 1964 yılında yapılan ilk Guldnagge ödüllerinde En iyi Oyuncu Ödülünü aldı. 1974 yılında David di Donatello Ödülünü de kazanan Thulin aynı yıl BAFTA ödülüne aday gösterildi. 1980 yılında yapılan 30. Berlin Uluslararası Film Festivali'nde jürinin başında yer aldı.