Родился в Бруклине, в семье Питера Ф. Гайтнера, директора азиатских программ Фонда Форда в Нью-Йорке, и пианистки и преподавателя игры на фортепиано в Ларчмонте Деборы Мур Гайтнер (англ. Deborah Moore Geithner), отец которой — Чарльз В. Мур — был советником президента Дуайта Эйзенхауэра и работал вице-президентом компании «Форд Мотор Компани».
Большую часть детства Тимоти Гайтнер провёл за пределами США — в Зимбабве, Индии и Таиланде. Он закончил Международную школу в Бангкоке. Высшее образование получал в США и Китае: изучал язык в Пекинском университете в 1981-м и в Пекинском педагогическом университете в 1982 г, бакалавриат по государственному управлению и азиатским исследованиям в Дартмутском колледже (окончил в 1983), магистратура по международной экономике и исследованиям Восточной Азии в Школе современных международных исследований Университета Джона Хопкинса (закончил в 1985). Изучал китайский и японский языки. Жил в Китае и Японии.
В 1985 году женился на однокурснице Кэрол М. Сонненфельд (англ. Carole M. Sonnenfeld). У них два ребёнка: Элис (англ. Elise) и Бенджамин (англ. Benjamin).
После университета три года отработал в компании Генри Киссинджера («Kissinger and Associates») в Вашингтоне и в 1988 году поступил на работу в отдел международных дел американского Казначейства (министерства финансов).
В 1995—1996 годах был заместителем помощника секретаря по денежной и финансовой политике, в 1996—1997 — старшим заместителем помощника секретаря по международным делам, в 1997—1998 — помощником секретаря по международным делам. В дальнейшем занимал должности заместителя по международным делам министра финансов США (1998—2001) при министрах Роберте Рубине и Лоуренсе Саммерсе.
В 2001—2003 работал в Международном валютном фонде директором департамента развития и анализа политики.
С 2002 года — старший научный сотрудник (англ. Senior Fellow) отделения международной экономики Совета по международным отношениям.
В октябре 2003 года был утверждён на посту президента Федерального резервного банка Нью-Йорка, что также способствовало его утверждению заместителем председателя Федерального комитета по операциям на открытом рынке Федеральной резервной системы США. В 2006 году также стал членом «Группы тридцати».
В марте 2008 года именно Тимоти Гайтнер организовывал спасение и продажу инвестиционного банка «Bear Stearns».
Избранный президентом США Барак Обама предложил 24 ноября 2008 года кандидатуру Т. Гайтнера на пост министра финансов США. Однако в процессе слушаний в Сенате возникли проблемы с утверждением в должности из-за выявленной недоуплаты Гайтнером налогов в начале 2000-х годов. В итоге он был утверждён Сенатом только 26 января 2009 года (60 голосами против 34). В тот же день вице-президент США Джозеф Байден привёл Тимоти Гайтнера к присяге.