Tim Roth naît le 14 mai 1961 au Royaume-Uni. Fils d’un peintre, le jeune homme songe d’abord à se consacrer à la sculpture qu’il étudie à Camberwell à Londres.
Attiré par le grand écran, il décroche son premier rôle dans le téléfilm Made in Britain. Il est révélé au public en 1984, lorsqu’il incarne un assassin dans le film The Hit de Stephen Frears. En 1990, il incarne Van Gogh dans Vincent et Théo de Robert Altman, sa performance est saluée par la critique. L’acteur continue d’incarner des personnages sombres et Tarantino lui confie le rôle de M. Orange dans Reservoir Dogs. Tim retrouve le réalisateur américain en 1994, pour Pulp Fiction. En 1995, il décroche un BAFTA pour son interprétation d’un aristocrate pervers dans Rob Roy. Avec le temps, l’acteur joue de plus en plus dans des blockbusters et est notamment à l’affiche de La Planète des singes et de L’Incroyable Hulk. Écologiste convaincu, Tim Roth est adhérent au parti vert du Royaume-Uni.
Côté vie privée, Tim Roth est marié à Nikki Butler depuis janvier 1993. Le couple a deux fils, Timothy et Cormac, décédé le 16 octobre 2022 d'un cancer rare, le choriocarcinome à l'âge de 25 ans. L'acteur a également un troisième fils, Jack, né de son union avec Lori Baker en 1984.