До революции Тизенгаузены состояли на царской службе, претендуя на происхождение от князя Вячко. Ганс-Дитрих 26 сентября 1934 года вступил во флот кадетом. 1 апреля 1937 года произведён в лейтенанты.
В декабре 1939 года переведён в подводный флот и назначен вторым помощником на U-23, которой командовал капитан-лейтенант Отто Кречмер.
Тизенхаузен участвовал в 3 боевых патрулях, за время которых лодка потопила 5 судов и эсминец.
С июля 1940 года первый помощник командира U-93. Совершил на ней 2 похода.
31 марта 1941 года назначен командиром U-331, на которой совершил 10 боевых походов (проведя в море в общей сложности 242 суток).
25 ноября 1941 года потопил в районе Тобрука (Северная Африка) английский линейный корабль «Бархэм» тремя торпедами. Несмотря на тяжёлые повреждения, которые получила лодка, атакованная судами сопровождения, Тизенхаузену удалось уйти от погони и вернуться на базу.
7 декабря 1941 года награждён Железным крестом 1-го класса, а 27 января 1942 года — Рыцарским крестом. За «Бархэм» Бенито Муссолини наградил Тизенхаузена высшей военной наградой Италии — Золотой медалью за храбрость.
Всего за время войны Тизенхаузен потопил 2 судна общим тоннажем 40 235 брт и повредил 1 судно водоизмещением 372 брт.
17 ноября 1942 года лодка U-331 была потоплена. Тизенхаузен, и еще 15 выживших членов команды были, захвачены в плен. Первоначально содержался в лагере для военнопленных в Великобритании, а затем 3 года в Канаде. В 1947 году вернулся в Германию, работал столяром. Осенью 1951 года переехал на постоянное жительство в Канаду. Жил в Ванкувере, работал по дизайну интерьера и фотографом.