Timothy David Olyphant sa narodil na Hawai, no vyrastal v Kalifornii. Absolvoval University of South California (USC), počas ktorej sa venoval štúdiu umenia. Počas štúdia sa úspešne venoval aj závodnému plávaniu. Spočiatku účinkoval len na newyorských javiskách a ako hosť vystupoval v televíznych seriáloch, ako napríklad High Incident (Vážny incident) alebo Sex and the City (Sex v meste).
Časom prichádzali ďalšie a ďalšie ponuky a Timothy stvárnil menšie úlohy v mnohých filmoch. Za spomenutie stojí úloha producenta pornofilmov vo filme Sexbomba od vedľa, kde si zahral s mladšími kolegami Emile Hirsch a Elishou Cuthbert. S Jennifer Garner vytvorili pár v romantickej komédii Dvojitý život.
Aj úlohy „počítačového teroristu“ v úspešnom pokračovaní Smrtonosnej pasce režiséra Lena Wisemana sa chopil zodpovedne. Do povedomia divákov sa však rozhodne zapísal úlohou agenta 47 vo filme Hitman.