Timothy Alan Dick wurde am 13. Juni 1953 in Denver, Colorado geboren. Die Familie zog nach Birmingham, eine Vorstadt von Detroit in Michigan, nachdem sein Vater bei einem Autounfall starb, als Tim elf Jahre alt war. Tim hat fünf Geschwister und drei Stiefgeschwister. Nach der Highschool studierte er zunächst an der Central Michigan University in Mount Pleasant und dann an der Western Michigan University in Kalamazoo, wo er seinen Abschluss in Kommunikationswissenschaft mit Schwerpunkt auf Radio- und Fernsehproduktion machte.
Nach einem zweijährigen Knastaufenthalt wegen Drogenbesitzes beschloss er, eine Comedy-Karriere zu starten und begann im erst kurz zuvor geöffneten Club "Mark Ridley's Comedy Castle" in Detroit mit Stand-Up-Comedy unter den Künstlernamen Tim Allen. Während er abends auf der Bühne stand, besserte er tagsüber sein Einkommen mit werbespots auf - unter anderem für Chevrolet und Ford, was seiner Affinität für Autos entgegenkam. Dank seines Comedy-Erfolges beim Publikum wurden TV-Produzenten auf ihn aufmerksam, und er trat in verschiedenen lokalen Fernsehsendern auf.
Nach seinem Erfolg im Film "Comedy’s Dirtiest Dozen", die auch für Chris Rock und Bill Hicks Initialzündung für deren Karriere war, zog Tim Allen nach Los Angeles um. Dort trat er in renommierten comedy-Clubs auf, zeitweise mitgeschnitten für die Radiosendung "The Five O’clock Funnies", wo erstmals ein größeres Publikum an Allens Markenzeichen, dem Grunzen, teilhatte.
Sein ganz großer Durchbruch kam mit der Sitcom "Home Improvement" vom US-Fernsehsender ABC, in Deutschland zunächst unter den Titeln "Der Heimwerker" und "Der Dünnbrettbohrer" ausgestrahlt, am meisten bekannt aber als "Hör mal, wer da hämmert". In dieser Serie, die zu den erfolgreichsten überhaupt gehört, spielte er sich als "Tim Taylor" quasi selbst. Aus seiner Bühnenfigur entwickelt, konnte er seine Vorlieben für Werkzeug und Autos ausleben und spielte sich als verhinderter Macho in die Herzen von zig Millionen Zuschauern. Die Serie lief ganze acht Jahre und wurde ihm in der letzten staffel mit 1 1/4 Millionen Dollar pro Folge honoriert, ferner mit etlichen Preisen, darunter mehrere Emmys und der Golden Globe.
Seine Popularität förderte auch die Filmkarriere. Zusammen mit Disney, die ABC übernommen hatten, filmte er 1994 sein Kinodebüt, den ersten Teil von "Santa Clause - Eine schöne Bescherung", als wohlbeleibter, weißbärtiger Weihnachtsmann. Bis zur Fortsetzung "Santa Clause - Eine noch schönere Bescherung" acht Jahre später kamen weitere erfolgreiche Spielfilme, so als US-Sprecher des Buzz Lightyear in Toy Story 1 und 2 oder in der Weltraumkomödie "Galaxy Quest - Planlos durchs Weltall" von 1999.