カリフォルニアで生まれ、子供の時にグリニッジ・ヴィレッジに移る。12歳の時から演劇に関わるようになり、ニューヨーク州立大学プラッツバーグ校で2年学び、UCLAのフィルム・スクールでさらに学ぶ。卒業後の1981年、ロサンゼルスにて劇団アクターズ・ギャングを立ち上げた。

1984年に映画デビュー。小さな役が続くが、1988年の『さよならゲーム』でマイナーリーグの新人投手を演じて注目される。また、この作品で後にパートナーとなるスーザン・サランドンと出会った。1992年にはロバート・アルトマンの『ザ・プレイヤー』で主演を務める。同年、初監督となる『ボブ★ロバーツ』を完成させる。1995年には死刑制度をテーマにした『デッドマン・ウォーキング』を監督し、自身もオスカーにノミネートされ、主演のスーザン・サランドンにはアカデミー主演女優賞をもたらした。

2003年、『ミスティック・リバー』でアカデミー助演男優賞とスクリーン・アクターズ・ギルド（SAG）賞を受賞。 「死刑制度反対」や「イラク戦争反対」などの政治的発言を活発に行い、2007年3月18日にニューヨークで行われたイラク戦争反対デモにも参加している。

スーザン・サランドンとの間に息子2人をもうけ、共にニューヨークに住んでいたが、2009年夏に約20年間にわたるパートナー関係を解消した。

2011年、アルバム『TIM ROBBINS & THE ROGUES GALLERY BAND　ティム・ロビンス・アンド・ザ・ロウグス・ギャラリー・バンド』を発売し、俳優だけでなく音楽家としても活動の幅を広げている。