Thorstein Palmesen war Maler. 1936 heiratete er Mildred Palmesen und hatte mit ihr zwei Kinder. Thorstein Palmesen war Zugführer beim Militär. Am 18. August 1942 wurde er verhaftet. Bis zum 30. September 1943 war er im deutschen Polizeihäftlingslager Grini in der Gemeinde Bærum inhaftiert. Später wurde er in das KZ Gusen überstellt, wo er am 6. Dezember 1944 starb.