Timothy Zahn besuchte die Michigan State University, die er 1973 mit einem Bachelor of Science in Physik abschloss. Danach besuchte er die University of Illinois, wo er 1975 seinen Master machte. Seine Promotion in Physik schloss er jedoch wegen einer Erkrankung seines Doktorvaters nie ab. Heute lebt er mit seiner Frau im US-Bundesstaat Oregon.
Zahn fing 1978 als Hobby an, Science-Fiction-Geschichten zu schreiben. Er gewann 1984 einen Hugo Award für seine Novelle Cascade Point. Zahns bekanntestes Werk ist eine Trilogie von Star-Wars-Romanen um den imperialen Großadmiral Thrawn, die mehrere Jahre nach dem Ende von Die Rückkehr der Jedi-Ritter spielt. Diesen Büchern folgten eine Reihe weiterer Star-Wars-Romane und Kurzgeschichtensammlungen von Autoren wie Kevin J. Anderson und Michael A. Stackpole. Zahns Arbeit ist aber nicht auf Star Wars beschränkt. Er hat auch die bekannte Conquerors-Trilogie geschrieben, die die Geschichte eines Krieges zwischen Menschen und in gewisser Weise fast unsterblichen Außerirdischen erzählt, die über Raumschiffe mit einer nahezu unzerstörbaren Außenhülle verfügen. Er erhielt den Analog Readers Poll bisher für: Pawn’s Gambit (1983), Spinneret (1986) und Starsong (1998).
2017 erschien Zahns Star-Wars-RomanThrawn, welcher die Vorgeschichte des gleichnamigen, durch die dritte Star-Wars-Rebels-Staffel in den neu definierten Kanon eingeführten Großadmirals erzählt. Die deutsche Übersetzung erschien 2018 bei Blanvalet ISBN 978-3-7341-6138-4. Ebenso erschien 2018 sein nächster Star-Wars-Roman Thrawn: AlliancesISBN 978-1-5247-9892-5 bzw. 2019 die deutsche Übersetzung Thrawn: Allianzen (Blanvalet ISBN 978-3-7341-6174-2). 2019 folgte Star Wars: Thrawn – Treason mit der deutschen Übersetzung von 2020 Thrawn – Verrat (Blanvalet ISBN 978-3-7341-6224-4).