Родился 25 января 1976 г. в Москве.
В 2001 г. окончил Московский педагогический государственный университет.
С 1994 г. Тимофей Баженов сотрудничал с телеканалом НТВ, в 1998 г. был принят в его штат в качестве специального корреспондента. До 2003 г. готовил сюжеты для программ "Сегодня", "Итоги", "Профессия - репортер" и др.
С 2003 по 2010 г. был автором и ведущим программы о животных "Дикий мир", с 2004 по 2010 г. - детской познавательной передачи "Сказки Баженова" (НТВ).
В 2010-2017 гг. вел программу "Рейтинг Баженова" (ее показ осуществляли телеканалы "Россия-2" и "Моя планета"), в 2016-2017 гг. - передачу "Рекорды моей планеты" ("Моя планета").
В 2017 г. на телеканале "Че" выходило экстремальное шоу "Путь Баженова. Напролом".
С 2018 г. Тимофей Баженов сотрудничает с телеканалом "РЕН-ТВ", ведет познавательную передачу "Как устроен мир".
С 2015 г. на протяжении нескольких лет был руководителем пресс-службы мэрии г. Магаса (Республика Ингешетия).
С 2021 г. - депутат Государственной думы РФ VIII созыва. Был избран 19 сентября 2021 г. от партии "Единая Россия" по Бабушкинскому одномандатному избирательному округу №196 (Москва). Набрал 38,4% голосов (второе место в округе занял депутат Госдумы РФ, первый секретарь Московского горкома КПРФ Валерий Рашкин, 24,53%). Член фракции "Единая Россия". С 12 октября 2021 г. - член комитета Госдумы РФ по экологии, природным ресурсам и охране окружающей среды.
Координатор экологического направления деятельности молодежной общественной организации "Молодежка ОНФ".
Автор книги рассказов "Дикие истории. Дневник настоящего мужика" (2019).