Nació en el seno de una familia de clase media alta, hijo de la pintora Anne Roth y del periodista Ernie Smith. Estudió en la Escuela de arte Camberwell, seguramente influenciado por su madre. De niño, Tim quería ser escultor y estudió en Camberwell College of Arts, un instituto de arte de Londres. Después de un tiempo, se interesó en la actuación e hizo su debut a los 21 años haciendo el papel de un skinhead racista en Made in Britain, una película corta que fue estrenada por televisión.
Sus primeros papeles tanto en televisión como en el cine estarían relacionados con tipos duros y macarras, como por ejemplo en las series británicas Made in Britain o Meantime.
En 1984 se produjo su salto a la gran pantalla con la cinta The Hit (La venganza). Un año más tarde participó en el musical Return to Waterloo (1985), donde Tim fue dirigido por el líder del mítico grupo The Kinks, Ray Davies.
También formó parte del reparto de los films Van Gogh (1990), donde Roth actúa como el pintor holandés, y de Rosencrantz y Guildenstern han muerto (1990). Pero fue Quentin Tarantino el que le aportó la verdadera fama internacional con sus intervenciones en las míticas Reservoir Dogs (1992) y Pulp Fiction (1994).
También ha hecho sus pinitos como director: en 1999 dirigió La zona oscura, un film que cosechó muy buenas críticas y diversos galardones cinematográficos.
Su primera nominación al Oscar la obtuvo con la película Rob Roy (1995).
Cada vez que vive un acontecimiento importante en su vida, se realiza un tatuaje en el brazo derecho, de momento lleva 5. Es gran amigo del actor Gary Oldman, con el cual mantiene una fuerte relación desde que trabajaran juntos.
