Ousseynou Thioune a été formé à l’Institut Diambars. Le milieu de terrain a été champion de D2 sénégalaise en 2011 puis de l'élite en 2013 avec le Diambars FC. De quoi lui permettre d'être appelé en équipe du Sénégal et d'y débuter le 31 mai 2014 face à la Colombie.
Ousseynou Thioune, dont le grand frère Mame Saher est également international, rejoint en 2016 l'Ittihad Riadhi de Tanger avec qui il est champion du Maroc. Après 70 matches, il a rejoint l’Europe en décembre 2018, signant en faveur du Gimnàstic Tarragona.
Le milieu de terrain a disputé 18 rencontres de D2 espagnole durant la deuxième partie de saison 2018/2019. Suffisant pour que Thioune fasse remarquer ses qualités même si le club catalan n’a pu se maintenir. Ce qui avait eu pour conséquence de le libérer de son contrat et lui permettre de rejoindre le FCSM le 25 juillet 2019, avec qui il a prolongé un an plus tard.
Ousseynou Thioune a disputé 51 matches de Ligue 2 BKT lors de ses deux premières saisons sochaliennes.