Hilmar Thate war ab 1976 mit Angelica Domröse verheiratet. Er spielte zunächst am Maxim-Gorki-Theater Berlin (1953–59), wo er in Ibsens »Gespenster« sowie in Shakespeare- und Goethe-Stücken Erfolge feierte. Nach dem Wechsel an das Berliner Ensemble (1959–70) brillierte er dort u. a. als Givola in »Der aufhaltsame Aufstieg des Arturo Ui« (1959), als Aufidius in »Coriolan« (1964) sowie als Galy Gay in