Ce militaire de carrière est arrivé au pouvoir il y a cinq ans en prenant la tête d'un gouvernement semi-civil mis en place après l'autodissolution de la junte.
Mercredi, ce septuagénaire peu disert portant de grosses lunettes remettra les rênes du pays au premier président civil depuis des décennies, Htin Kyaw, proche d'Aung San Suu Kyi.
Ce transfert de pouvoir marque le début d'une nouvelle ère pour la Birmanie, dirigée depuis des décennies par des militaires ou d'anciens militaires.
Fils d'agriculteurs, né dans un petit village dans le sud du delta de l'Irrawaddy, le nom de Thein Sein reste associé à l'ouverture de la Birmanie au reste du monde après des décennies d'isolement.
"Nous avions seulement un peu plus d'espace pour respirer que sous le régime militaire. Les gens espéraient davantage de changements alors qu'en fait ils avaient juste changé leurs uniformes", tempère Yi Yi, 59 ans, avocat à Rangoun, la capitale économique.
Car l'héritage de près de 70 ans de domination militaire va peser encore longtemps dans un pays où l'armée conserve un double pouvoir, politique et économique.
Toutefois, jusqu'ici, les héritiers de la junte ont respecté leur "feuille de route vers une démocratie disciplinée" et permis la tenue d'élections historiques en novembre 2015.
Ces premières élections libres depuis 25 ans ont porté au pouvoir la Ligue nationale pour la démocratie (NLD) d'Aung San Suu Kyi.
Perçu au départ par de nombreux Birmans comme un terne exécutant de Than Shwe, l'ancien homme fort de la dictature, Thein Sein, a surpris.
"Je pense que les gens ont été très surpris quand cela n'a pas été nécessairement le cas" et que Thein Sein a vraiment mené des réformes, explique l'analyste indépendant Richard Horsey.
Dès les premiers mois, il y a eu des changements. Il a notamment rencontré Aung San Suu Kyi, libérée en 2010 après près de 15 ans en résidence surveillée.
Mais aussi suspendu un projet de barrage chinois de plusieurs milliards de dollars prévu dans le nord du pays, en Etat Kachin. Un camouflet pour la Chine perçu comme un signe positif par les investisseurs occidentaux.
Le gouvernement de Thein Sein a ensuite libéré des centaines de prisonniers politiques - notamment des membres de la NLD -, mis un terme à la censure qui étouffait la presse mais aussi le cinéma, et entamé un dialogue avec les différents groupes ethniques armés du pays qui se battent pour une plus grande autonomie depuis des décennies.
Toutes ces réformes ont entraîné la levée de la plupart des sanctions qui pesaient sur ce pays de 51 millions d'habitants qui est l'un des plus pauvres d'Asie.
Pour les experts, il est difficile d'expliquer ce qui a pu stimuler soudain l'ouverture. Dépendance excessive au voisin chinois, crainte du ras-le-bol grandissant de la population, retard pris par rapport au reste de la région sont autant de pistes d'éléments déclencheurs.
Au final, pour de nombreux Birmans, le plus grand legs de Thein Sein restera peut-être le rôle qu'il a joué pour permettre une transition politique pacifique.
Par ailleurs, la Birmanie a annoncé mardi la levée de l'état d'urgence dans l'ouest du pays, en vigueur depuis des violences meurtrières entre musulmans et bouddhistes en 2012, au moment où le gouvernement d'Aung San Suu Kyi doit prendre ses fonctions.
"Selon l'administration de l'Etat Rakhine, il n'y a actuellement pas de risque pour la population", selon un communiqué du président sortant Thein Sein publié dans la presse officielle.
Concrètement, cela suppose un allègement de la présence militaire dans cette région où des dizaines de milliers de Rohingyas, minorité musulmane non reconnue par la Birmanie, vivent dans des camps de fortune.