Народився 18 березня 1975 року в Києві.
Тимофій Милованов закінчив фізико-математичну школу № 145 в Києві.
У 1997 році закінчив Київський політехнічний інститут за спеціальністю «менеджмент», а влітку 1999-го отримав ступінь магістра економіки в EERC-Ukraine при Києво-Могилянській академії.
Після цього продовжив навчання в США. З 1999 до 2004 року він навчався в Університеті Вісконсин-Медісон, де отримав взимку 2001-го диплом магістра (M.S.) економіки, а влітку 2004-го став доктором філософії (Ph.D.) з економіки.
Навесні 2004 року став науковим співробітником, викладачем в Боннському університеті (Німеччина), де пропрацював до літа 2008-го. Потім повернувся до США, де продовжив викладацьку діяльність спочатку в Університеті Штату Пенсільванія (з осені 2008 року до весни 2011-го), а потім в Пенсильванському (2010-2013 роки) і Пітсбурзькому університеті (з 2013-го).
Навесні 2014 року став співзасновником і редактором сайту VoxUkraine, рік потому – навесні 2015-го – отримав посаду заступника редактора академічного журналу Review of Economic Design.
Дослідження Милованова з теорії ігор, теорії контрактів та інституційного дизайну були опубліковані у відомих міжнародних академічних журналах: Review of Economic Studies і Journal of Economic Theory.
У 2017 році в журналі Econometrics опублікував дослідження «Переконаність приватно інформованого одержувача».
Влітку 2015-го став членом міжнародної академічної ради Київської школи економіки (KSE), зараз є її почесним президентом.
Став членом Ради НБУ від парламенту 7 липня 2016-го. Після цього його в жовтні обрали заступником голови Ради НБУ.
У 2014 і 2015 роках Forbes Ukraine включав Тимофія Милованова до рейтингу кращих українських економістів.
Влітку 2019-го організував для новообраних депутатів Верховної Ради IX скликання від політичної партії «Слуга народу» школу Зе!депутата в Трускавці.
29 серпня 2019 року став міністром розвитку економіки, торгівлі та сільського господарства в уряді Олексія Гончарука.
4 березня 2020 року уряд Гончарука пішов у відставку: Тимофій Милованов залишив Мінекономіки, хоча у нього був шанс стати міністром аграрної політики, але в останній момент він відмовився.
У листопаді 2020 року призначений позаштатним радником Андрія Єрмака.
14 квітня 2021 року Кабінет міністрів призначив Тимофія Милованова виконуючим обов'язки генерального директора ДП "Національний фонд інвестицій України".
21 травня 2021 року, згідно Указу Президента України № 209/2021 від 21 травня 2021 року, був призначений (за згодою) членом Наглядової ради ДК «Укроборонпром».
02.06.2021