Timothy Allen Dick lahir pada 13 Juni 1953 di Denver, Colorado, dari pasangan Martha Katherine (Fox) dan Gerald M. Dick. Ayahnya seorang penjual properti yang meninggal karena tabrakan dengan pengemudi mabuk saat Tim berusia sebelas tahun. Ibunya, seorang pekerja sosial, menikahi kembali kekasih SMA-nya, seorang diaken Episcopalian, dua tahun setelah kematian ayah Tim.

Sejak kecil, Tim dibesarkan bersama banyak saudara kandung dan saudara tiri. Keluarganya kemudian pindah ke Birmingham, Michigan. Di sekolah, pelajaran favoritnya adalah bengkel dan setelah lulus, ia kuliah di Western Michigan University, meraih gelar di Produksi Televisi tahun 1975.

Pada 1978, Tim ditangkap karena masalah narkoba dan menghabiskan dua tahun di penjara. Setelah bebas, ia memulai karier komedi di Comedy Castle Detroit atas tantangan teman. Ia kemudian tampil di berbagai acara komedi kabel, termasuk Comedy's Dirtiest Dozen (1988) dan Tim Allen: Men Are Pigs (1990).

Pada 1991, ia memulai serial televisi sukses Home Improvement di ABC. Selama tahun 1990-an, ia turut membintangi film blockbuster seperti The Santa Clause (1994), Toy Story (1995), Toy Story 2 (1999), dan Galaxy Quest (1999). Pada 1996, ia meluncurkan garis alat listrik bertanda tangan sendiri, diproduksi oleh Ryobi.

Selain itu, Tim memiliki tim balap, Tim Allen/Saleen RRRRacing. Ia berhenti dari Home Improvement setelah delapan musim pada Mei 1999. Setelah itu, ia membintangi film seperti Big Trouble (2002) dan Joe Somebody (2001), terus berkarya di dunia hiburan dan bisnis.