Сын советского писателя Аркадия Петровича Гайдара (Голикова) и его первой жены Лии Лазаревны Соломянской. С его именем ассоциировалась известная повесть Аркадия Гайдара «Тимур и его команда».
Тимур Гайдар окончил Ленинградское высшее военно-морское училище в 1948 году, факультет журналистики Военно-политической академии им. Ленина в 1954 году. Служил на подводной лодке в составе Балтийского и Тихоокеанского флотов. Позднее работал в газетах «Советский флот» и «Красная Звезда», а с 1957 года — в газете «Правда», где был редактором военного отдела, собственным корреспондентом на Кубе, в Югославии, в Афганистане. Публиковался также в «Московских новостях» и в «Известиях», был членом редколлегии журнала «Пионер».
Был женат на дочери известного писателя П. П. Бажова Ариадне Павловне, сын — Егор Тимурович Гайдар, исполнявший обязанности Председателя Правительства России в 1992 году.
Тимур Аркадьевич Гайдар был Почётным гостем и активным помощником Московского Дворца пионеров и школьников им. А. П. Гайдара, расположенном в московском районе Текстильщики.
В последние годы Тимур Гайдар жил в писательском посёлке Красновидово — и там с вертолёта был развеян его прах.