Ο Γιώργος Θέμελης γεννήθηκε στη Σάμο και σπούδασε Φιλολογία στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Αργότερα εγκαταστάθηκε στη Θεσσαλονίκη και εργάστηκε ως εκπαιδευτικός στη Μέση Εκπαίδευση. Το 1927 τιμήθηκε από το περιοδικό Νέα Εστία σε διαγωνισμό διηγήματος. Συμμετείχε στην έκδοση των πρωτοποριακών περιοδικών Μακεδονικές Μέρες και Κοχλίας.

Ως ποιητής εμφανίστηκε το 1945 με το Γυμνό Παράθυρο, όπου εμφανείς ήταν οι επιρροές του υπερρεαλισμού, του Καβάφη και του Σεφέρη. Στις ποιητικές συλλογές που ακολούθησαν αμέσως διαφάνηκε η ωριμότητα στην έκφραση και η έντονη μεταφυσική του ανησυχία. Ο ποιητής πίστευε ότι η τέχνη εξυψώνει τη ζωή σε άφθαρτη διαχρονική αξία. Ο Θέμελης κατέλιπε μεγάλο σε όγκο ποιητικό έργο και μοιραία αυτό φτάνει μερικές φορές στο βερμπαλισμό, όπως σημειώνει ο Λίνος Πολίτης.

Πέρα όμως από καταξιωμένος ποιητής, ο Θέμελης ήταν και ένας αξιόλογος μελετητής της νεοελληνικής λογοτεχνίας με οξύ και διεισδυτικό πνεύμα. Ανάμεσα στο ογκώδες έργο του ξεχωρίζουν Η διδασκαλία των Νέων Ελληνικών -το πρόβλημα της ερμηνείας (1949), ένα επαρκέστατο βοήθημα για τη Μέση Εκπαίδευση, και Η νεώτερη ποίησή μας (1963). Στο τελευταίο μάλιστα για πρώτη φορά επιχειρείται ειδολογική κατάταξη των νεότερων ποιητών, παρόλο που για πολλά σημεία του διατυπώθηκαν ενστάσεις από τους κριτικούς. Ο Θέμελης με την οξύνοια και τη διεισδυτικότητα που τον διέκρινε, προσπάθησε να δείξει ότι η λογοτεχνία επιτυγχάνει να συνθέτει έναν καινούριο κόσμο ηθικών αξιών. Πλούσιο επίσης είναι και το μεταφραστικό του έργο.