Originaire de Saint-Brais. Né le 20 mars 1980 à Zoug (ZG). Fils de Jean Theurillat, ancien directeur de la division technique du Centre jurassien d'enseignement et de formation (CEJEF), et de Suzanne Theurillat-Thiévent, horlogère. Epouse Maude Theurillat-Freléchoux, gestionnaire en tourisme. Catholique romain.
Entre 1995 et 1999, T. fréquente l'Ecole professionnelle à Porrentruy et obtient une maturité professionnelle technique ainsi qu'un CFC de micromécanicien en 1999. De 1999 à 2003, il accomplit sa formation d'ingénieur HES en microtechniques à l'Ecole d'ingénieurs de Saint-Imier.
T. commence son parcours professionnel comme programmeur chez Jurasoft SA à Porrentruy (2003-2007), pour devenir chef de projets d'abord chez CLA SA à Delémont (2007-2012) et ensuite chez Rolex SA à Bienne (2012-2016). Depuis 2016, il occupe le poste d'un manager de proximité chez Rolex SA à Bienne.
T. adhère au parti Parti démocrate-chrétien (PDC). Il siège au Conseil de ville de Porrentruy dès 2012 et devient membre des commissions de l'économie publique et des sports. Elu député au Parlement jurassien en 2015, membre de la commission de l'environnement et de l'équipement dès 2016.
T. est en outre membre de la Jeune chambre économique de Porrentruy depuis 2007 (président en 2013) et s'engage dans le domaine du sport comme secrétaire du FC Courtemaîche (2007-2009), puis comme vice-président du club à partir de 2009.