Szemjon Konsztantyinovics Tyimosenko egy ukrán parasztcsaládban született, a dél-besszarábiai Fur- manivka faluban. 1915-ben besorozták a cári seregbe és a frontra küldték, ahol a lovasság kötelékében harcolt. Az 1917-es oroszországi forradalom kitörése után a bolsevikokhoz csatlakozott; 1918-ban tagja lett az újonnan felállított Vörös Hadseregnek, majd 1919-ben a kommunista pártnak.

A polgárháború alatt a lovasságnál parancsnok, több fronton is harcolt. A legjelentősebb ütközet, amiben részt vett a caricini-csata volt (Caricin később a Sztá - lingrád nevet kapta), itt ismerkedett meg – csakúgy mint Vorosilov – és barátkozott össze Sztálinnal. Ez magyarázza fényes pályafutását, amely Sztálin hata- lomra jutása után indult el.

1921-ig Bugyonnij alatt szolgált az 1. Lovashadseregben, ők ketten rendelkeztek a legna- gyobb befolyással az egész Vörös Hadseregben éveken keresztül. A polgárháború és a lengyel–szovjet háború után Tyimosenko a Vörös Hadsereg lovas haderejének főparancs- noka lett. Ezt követően Vörös Hadsereg-parancsnok 1933-ban Fehéroroszországban, 1935-ben Kijevben, 1937-ben az Észak-Kaukázusban és Harkovban, majd 1938-ban újra Kijevben. Sztálin hűséges barátjaként túlélte a nagy tisztogatást.

1939 szeptemberében részt vett Lengyelország nyugati felének megszállásában; ekkor az Ukrán Front parancsnoka volt. 1940 januárjában átvette a Finnországban harcoló szovjet csapatok parancsnokságát a szerencsétlenkedő Vorosilovtól. Vezetése alatt sikerült áttör- ni a Mannerheim-vonalat, majd a finnek másodlagos védővonalát is, így rákényszerítve őket a moszkvai békeszerződés megkötésére. A győzelemnek köszönhetően Sztálin kine- vezte hadügyi népbiztosnak és előléptették marsallá.

1940/41-ben Vorosilov utódaként honvédelmi népbiztos, részt vesz a hadsereg átszerve- zésében. Amikor Németország 1941. június 22-én megtámadta a Szovjetuniót, Sztálin kinevezte Tyimosenkót a Nyugati Front parancsnokának. Csapatait Szmolenszknél ugyan bekerítik a németek, de a nagy veszteségek ellenére sikeres visszavonulást hajt végre.

1941 decemberében Zsukov mellett részese volt a sikeres moszkvai ellentámadásnak, de a délnyugati front parancsnokaként 1942-ben képtelen volt feltartóztatni a Sztálingrád és a Krím felé nyomuló ellenséget. 1942. május 12–24. között Harkovnál nagy ellentámadást szervezett, a második harkovi csata néven ismert ütközet azonban a szovjetek súlyos ve- reségével végződött. 640 000 katonájából mintegy 207 000 elesett, vagy fogságba került.

Ezt követően Sztálin hol mellőzte, hol pedig új feladattal bízta meg. Előbb a kevésbé frek- ventált északnyugati front élére került, és inkább a tervezésben játszott szerepet; majd 1943/45 között a legfelsőbb főparancsnokságot (Sztavka) képviselte több fronton is.

A háború után újra a Vörös Hadsereg fehéroroszországi főparancsnoka lett, 1946-ban a Dél-uráli Katonai Körzet főparancsnokává nevezték ki. 1949-ben visszahelyezték Fehér- oroszországba, 1960-ban nyugdíjba vonult, 1970. március 31-én halt meg Moszkvában.