Всеволод Евгеньевич Тимонов родился 9(21)августа 1862 года в городе Одессе.
Образование получил в реальном училище города Одессы, Национальной школе мостов и дорог в городе Париже и институте инженеров путей сообщения города Санкт-Петербурга.
С 1886 года В. Е. Тимонов состоит на службе в ведомстве путей сообщения, занимая одновременно строительно-административные и педагогические должности.
Тимонов В. Е. руководил первыми на Балтийском море работы по устройству молов из каменных массивов (1887), организовал и произвел первые морские землесосные работы (1889), исследовал устья pек Днепра, Дона и Волги (1890) и избрал рукава для улучшения, составил проект улучшения порожистой части Днепра и произвел опытные работы в одном из порогов (1894), исследовал берега Тихого океана для избрания места конечного Тихоокеанского порта Сибирской железной дороги и избрал место для сего порта, исследовал реки Приамурского края и выработал меры для их улучшения (1895) и т. д.
С 1899 года В. Е. Тимонов стоит во главе Санкт-Петербургского округа путей сообщения.
Всеволод Евгеньевич Тимонов преподавал в Институте инженеров путей сообщения различные отделы гидротехники, в том числе внутренние водяные сообщения, приморские сооружения, водоснабжение и водостоки.
Тимонов В.Е. был представителем ведомства на международных технических конгрессах, а также на технических съездах в России.
В. Е. Тимонов напечатал ряд своих трудов в специальных журналах, а также написал несколько статей для «Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона».
Всеволод Евгеньевич Тимонов скончался 19 июля 1936 года в Ленинграде.