Tim Russ est le fils d'un officier de l'Air Force. Résultat, il passa une partie de sa jeunesse à voyager, non seulement au travers des Etats-Unis, mais aussi à l'étranger, comme Taïwan, les Philippines, ou bien encore la Turquie. De retour aux Etats-Unis, il suit des cours d'art dramatique, et en 1985 il devient acteur à plein temps. Il apparaît dans nombre de série T.V. (comme la cinquième dimension, 21 Jump Street, La belle et la bête, Le prince de Bel-Air, ....) avant de faire une apparition dans Star Trek: la nouvelle génération (où il postula pour le rôle de Geordi LaForge, finalement tenu par LeVar Burton). On le retrouve ensuite à jouer dans Star Trek Deep Space 9, dans le film Star Trek Générations, avant qu'il n'obtienne l'un des rôles principaux de la série Star Trek Voyager. Il tiendra son rôle, le vulcain Tuvok, dans pas moins de 170 épisodes.
A l'arrêt du show, en 2001, il continua à apparaître dans des séries (Samantha... Qui?, Hannah Montana), et au cinéma, comme par exemple dans Die hard 4 - Retour en enfer.
 
Tim Russ est aussi musicien, avec à son actif plusieurs albums; le premier étant sorti en 1998.