Закінчив Київський політехнічний інститут (менеджмент) у 1997 році та Києво-Могилянську академію за спеціальністю «економічна теорія» у 1999 році. 2004 року здобув науковий ступінь доктора філософії з економіки (PhD з економіки) в Університеті Вісконсин-Медісон (США). За свою професійну діяльність тривалий час викладав у європейських та американських вищих навчальних закладах, серед яких Рейнський університет ім. Фрідріха Вільгельма у Бонні, Пенсильванський університет, університет Пенсильванії та Піттсбурзький університет. Дослідницькі інтереси Тимофія Милованова охоплюють такі сфери, як теорія ігор та контрактів, інституційний дизайн, а його наукові статті на ці тематики публікувалися провідними міжнародними академічними виданнями, серед яких Econometrica, American Economic Review, the Review of Economic Studies. Під час Революції Гідності разом із однодумцями, провідними економістами України та світу, заснував платформу VoxUkraine, що ставить за мету підвищення рівня економічної дискусії в Україні. Тимофій Милованов протягом тривалого часу входить до академічної наглядової ради Київської школи економіки. 7 липня 2016 року Верховна Рада України обрала Тимофія Милованова до Ради Національного Банку України, і з жовтня 2016 року він обіймав позицію Заступника Голови Ради. У 2014 і 2015 роках (опісля рейтинг не виходив) Forbes Ukraine включав Тимофія Милованова до рейтингу найкращих українських економістів.