Nació en el seno de una familia de clase media alta, hijo de la pintora Anne Roth y del periodista Ernie Smith. De niño, Tim quería ser escultor y estudió en la Camberwell College of Arts, un instituto de arte de Londres. Después de un tiempo, se interesó en la actuación e hizo su debut a los 21 años haciendo el papel de un skinhead racista en el telefilme Made in Britain. También hizo una breve actuación en alf.

Sus primeros papeles tanto en televisión como en el cine estarían relacionados con tipos duros y macarras, como por ejemplo en Made in Britain o Meantime.

En 1984 se produjo su paso a la gran pantalla con la cinta The Hit (La venganza). Un año más tarde participó en el musical Return to Waterloo (1985), donde Tim fue dirigido por el líder del mítico grupo The Kinks, Ray Davies.

También formó parte del reparto de los films Van Gogh (1990), donde Roth actúa como el pintor holandés, y de Rosencrantz y Guildenstern han muerto (1990). Pero fue Quentin Tarantino el que le aportó la verdadera fama internacional al contar con él en sus filmes Reservoir Dogs (1992) y Pulp Fiction (1994).

Roth debutó como director de cine en el año 1999. El filme, titulado La zona oscura, obtuvo muy buenas críticas y diversos galardones cinematográficos.

Su primera nominación al Oscar la obtuvo con la película Rob Roy (1995).

Cada vez que vive un acontecimiento importante en su vida, se realiza un tatuaje en el brazo derecho. Hasta el momento lleva 5 tatuajes. Es amigo íntimo del actor Gary Oldman, con el cual mantiene una fuerte relación desde que trabajaran juntos en "Rosencrantz y Guildestern han muerto".

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