Родился в 1910 году в посёлке Терковичи (Оредежский район Ленинградской области). С 1932 года в рядах Красной Армии, призван одним из РВК города Ленинграда. После окончания военной авиационной школы лётчиков служил в составе 28-го ИАП.

Летом 1939 года старший лейтенант С. И. Тимофеев участвовал в Советско-Японском конфликте на реке Халхин-Гол в должности помощника командира эскадрильи 56-го ИАП. Летал на И-16, в воздушных боях сбил в составе группы 1 самолёт противника. В 1940 году - командир эскадрильи 56-го и 22-го ИАП.

С 15 июля 1941 года капитан С. И. Тимофеев на фронтах Великой Отечественной войны в должности командира 1-й эскадрильи 180-го ИАП (46-я авиационная дивизия), летал на И-16 и МиГ-3. С апреля 1942 года командовал 9-м ИАП (27 октября 1944 года преобразован в 211-й Гвардейский ИАП), где летал на "Харрикейне" и "Аэрокобре". С 17 ноября 1944 года Гвардии подполковник С. И. Тимофеев - заместитель командира 23-й Гвардейской истребительной авиационной дивизии, продолжал летать на "Аэрокобре".

К концу войны выполнил около 350 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 11 самолётов противника (в материалах наградных листов говорится о 13 личных и 3 групповых победах).

После войны продолжал служить в ВВС. Умер 12 августа 1978 года.

Награждён орденами: Ленин (02.11.1941), Красного Знамени (17.11.1939, 30.11.1941, 18.05.1945), Александра Невского (25.09.1944), Отечественной войны 1-й степени (21.02.1944); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (03.11.1944.

Список известных воздушных побед С. И. Тимофеева:

Советско-Японский конфликт на реке Халхин-Гол, 1939 г.

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
23.07.1939	1  И-96  (в гр. 1/14)	Хуху-Ундур-обо	И-16
Всего сбитых самолётов - 0 + 1.

Великая Отечественная война, 1941-1945 гг.

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
23.08.1941	1  Ме-110	станция Западная Двина	МиГ-3
24.08.1941	1  "Хе-113"	станция Кунья
02.10.1941	1  Ме-109	Щелкино
08.10.1941	1  Хш-126	Хлыстово
13.10.1941	1  Хш-126	Афанасьево
12.10.1943	1  Ме-109	Плоское	"Аэрокобра"
07.01.1944	2  Хе-111	Бережинка
16.01.1944	1  Ме-109	юго-западнее Алексеевка
	1  Хе-111	Большая Виска
16.07.1944	1  ФВ-190	южнее Сасув
Всего сбитых самолётов - 11 + 0;  боевых вылетов - около 350.

Из фотоматериалов разных лет: