Thriller trải nghiệm nhiều thể loại nhạc như pop, post-disco, rock và funk.[28][29][30] Theo Steve Huey của Allmusic, Thriller được đặc chế từ các điểm mạnh của album trước Off the Wall. Các điệu nhảy và bài nhạc rock đã tích cực hơn, trong khi giai điệu nhạc pop và ballad nhẹ nhàng hơn và nhiều chất soul.[31] Đáng chú ý bao gồm các bản ballad "The Lady in My Life", "Human Nature", và "The Girl Is Mine"; các mảng funk "Billie Jean" và "Wanna Be Startin' Somethin'"; và đậm chất disco với "Baby Be Mine" và "P. Y. T. (Pretty Young Thing)".[31][32][33][34] Chất liệu âm thanh tương tự như Off The Wall. Bài hát được đi kèm với bass và nền bộ gõ và trung tâm của bài hát, mang ý nghĩa tôn giáo Swahili,[35] làm cho bài hát mang tính quốc tế.[36] "The Girl Is Mine" kể về cuộc chiến hai người bạn giành một người phụ nữ, tranh cãi ai yêu thương cô ấy nhiều hơn và kết luận với bằng rap nói.[24][36]

Mặc dù hai bản thu âm đều mang âm hưởng pop nhẹ, Thriller thành công hơn Off the Wall, báo hiệu trước những bất ngờ không ngờ sẽ đến từ sự nghiệp của Jackson sau này.[37] Với Thriller, Jackson sẽ bắt đầu một liên đới với chủ đề cao siêu của hoang tưởng và hình ảnh tối hơn.[33] Đây là bằng chứng cho các bài hát "Billie Jean", "Wanna Be Startin' Somethin'" và "Thriller".[32] Trong "Billie Jean", Jackson hát về một fan hâm mộ ám ảnh những người cáo buộc ông là cha của đứa trẻ; trong "Wanna Be Startin' Somethin'", ông lập luận chống lại tin đồn và các phương tiện truyền thông.[31][33] Trong các bài hát cũ, Jones nhờ Jackson hát xướng âm, và trong nhạc jazz saxophone Tom Scott chơi một nhạc cụ hiếm. Louis Johnson chơi phần của mình trên một guitar bass Yamaha. Bài hát sẽ mở ra với một âm trầm dài và trống.[38] Trong bài "Thriller", hiệu ứng âm thanh như cửa ọp ẹp, sấm, chân đi bộ trên ván gỗ, gió hú và chó có thể nghe thấy.[24]

Chống băng đảng bạo lực "Beat It" đã trở thành một sự kính trọng đến West Side Story, và lần đầu tiên Jackson thành công với mảng nhạc rock.[31][39] Jackson sau này nói về "Beat It", điểm nhấn là không ai cần phải là một người cứng rắn, mạnh mẽ, bạn có thể tránh xa cuộc chiến và vẫn một người đàn ông thực thụ. Bạn không cần phải chết để chứng minh bạn là một gã đàn ông".[40] "Human Nature" do Steve Porcaro của ban nhạc Toto đồng viết lời,[41] mang tính nội tâm, như đã chuyển tải trong lời bài hát "Looking out, across the morning, the City's heart begins to beat, reaching out, I touch her shoulder, I'm dreaming of the street".[40]

Cuối những năm 1970, khả năng của Jackson rất được quan tâm; Allmusic mô tả anh như một ca sĩ năng khiếu tiềm ẩn.[16] Rolling Stone so sánh giọng hát của ông như "Thì thào, tiếng lắp bắp đệm vào" của Stevie Wonder.[31][39] Phân tích của họ cũng cho rằng, "Jackson sở hữu một giọng nam tenor cao, đẹp và thánh thót. Rồi nó chuyển nhẹ nhàng sang giọng the thé một cách thật đáng yêu".[17] Với việc phát hành Thriller, Jackson có thể hát thấp xuống đến một basso thấp C-nhưng anh thích hát nhạc pop tenor cao hơn do để tạo phong cách. Rolling Stone đã có ý kiến rằng Jackson bây giờ là một giọng hát hoàn toàn dành cho người lớn đã bị "ảnh hưởng bởi nỗi buồn".[42] "P. Y. T. (Pretty Young Thing)", tin vào James Ingram và Quincy Jones, và "The Lady in My Life" của Rod Temperton, cả hai đã cho album hơi hướng R&B mạnh mẽ; các bài hát sau này được miêu tả là Jackson có một chất giọng gợi cảm và có sau những năm của ông ở Motown" bởi Taraborrelli.[36] Ca sĩ đã kế tục "giọng nấc" (lần đầu được sử dụng năm 1973 trong It's Too Late to Change the Time[43]) mà ông vẫn tiếp tục thực hiện tại Thriller. Mục đích của tiếng nấc giống như nuốt không khí hoặc thở hổn hển là giúp thúc đẩy một cảm xúc nào đó; hứng thú, buồn bã hay sợ hãi.[44]