אבי תלם נולד בשנת 1941 בעיראק ובשנת 1950 עלה עם משפחתו לישראל. בשנת 1960 התגייס לצה"ל והוצב בחיל הרגלים. הוא עבר מסלול של לוחם, השלים קורס מ"כים במסגרת יחידת נח"ל 906 ושירת בגדוד הנח"ל המוצנח 50. בשנת 1962 הוסמך כקצין חי"ר ובתום הקורס שירת בשנים 1964-1962 בסיירת מטכ"ל.
בשנים 1966-1964 מילא תפקיד הדרכה באתיופיה בשליחות משרד הביטחון ולאחר שובו לארץ שובץ לתפקיד במפקדת פיקוד הצפון. בשנים 1968-1967 שימש תחילה כסגן מפקד סיירת אגוז (יחידה 483), בכלל זה במהלך מלחמת ששת הימים, ובהמשך כממלא מקום מפקד הסיירת. בשנים 1969-1968 שימש כסגן מפקד גדוד 51 בחטיבת גולני ובמהלך תפקידו נפצע בפעילות מבצעית.
בשנים 1970-1969 שימש כקצין המבצעים של מפקדת פיקוד הצפון ובשנים 1971-1970 למד במכללה הבין זרועית לפיקוד ומטה (פו"ם). בשנים 1972-1971 שימש כקצין האג"ם של חטיבת גולני ובשנים 1974-1972 פיקד על סיירת אגוז בדרגת סגן אלוף. הוא הוביל את הסיירת בשורה של פעולות נגד תשתיות מחבלים בדרום לבנון ובכלל זה במבצע קלחת 4 כתגובה לרצח 11 הספורטאים באולימפיאדת מינכן. במהלך כהונתו פרצה מלחמת יום הכיפורים ובראשיתה עסקה הסיירת בפעילות ביטחון שוטף לאורך הגבול עם לבנון. בהמשך, הועלה עם לוחמיו לרמת הגולן וסייע במשימות טיהור של עמדות אויב בשלב ההבקעה לשטח סוריה. בנוסף, סייעה הסיירת בהצבת מארבים ותצפיות בשטח המובלעת ועסקה במשימות אבטחה בקו התלים הסורי. ב
שנים 1975-1974 פיקד על פלוגה בבית הספר לקצינים (בה"ד 1) ולאחר מכן מילא תפקיד מטה במפקדת קצין חי"ר וצנחנים ראשי. בשנים 1977-1976 שימש כסגן מפקד חטיבה מרחבית 408, שהייתה מופקדת על בקעת הירדן ובהמשך הוסבה לחטיבת חי"ר במילואים.
בשנים 1979-1978 שימש כסגן מפקד חטיבת הצנחנים במילואים 623. בשנים 1981-1980 פיקד על חטיבת החרמון בדרגת אלוף משנה ובשנים 1982-1981 פיקד על חטיבה מרחבית 300 שהייתה אחראית על הביטחון השוטף בגזרה המערבית של גבול לבנון.
בשנים 1983-1982 למד במכללה לביטחון לאומי (מב"ל) ובשנים 1985-1983 שימש כיועץ צבאי בסינגפור. בשנת 1986 השתחרר משירות קבע בצה"ל.