Тимофей Васильевич Левчук родился 6 (19) января 1912 года. С 1928—1930 годах он учился на школьном отделении Коростышевского педагогического техникума. В 1934 году окончил режиссёрский факультет Киевского института кинематографии (ликвидирован в 1938 году).
С 1935 года он работал ассистентом режиссёра, затем режиссёром на Киевской кинофабрике (ныне Киностудия имени А. Довженко). Тимофей Левчук участвовал в создании фильмов в группах И. Кавалеридзе («Перекоп», «Колиивщина», «Прометей») и В. Брауна («Голубые дороги»).
Во времена Великой Отечественной войны он принимал участие в боевых действиях. С начала 1950-х годов он снимал игровые фильмы на киностудии им. А. Довженко, также был режиссёром дубляжа на украинский язык и автором документальных фильмов. Основной темой его творчества стало активное утверждение советского образа жизни, гуманизма и интернационализма.
С 1960 года Тимофей Левчук преподавал в Киевском институте театрального искусства им. И. Карпенко-Карого (ныне Киевский национальный университет театра, кино и телевидения имени И. К. Карпенко-Карого) и с 1976 года был профессором. С 1957 года по 1987 год он занимал должность председателя Организационного бюро и с 1963 по 1987 год был 1-м секретарём правления Союза кинематографистов Украины. Также с 1965 года он был секретарём правления Союза кинематографистов СССР.
Тимофей Левчук был членом ВКП(б) с 1942 года, а с 1973 года — кандидат в члены ЦК КП Украины. Он также был депутатом Верховного Совета Украинской ССР с 6-го по 10-й созыв.
Как режиссёр, Тимофей Васильевич Левчук прославился своими фильмами о войне, такими как «Дума о Ковпаке», «От Буга до Вислы», «Если враг не сдаётся…». Он также снял такие фильмы, как «Иван Франко», «Киевлянка», «Ошибка Оноре де Бальзака», «Мы обвиняем» и многие другие.
Тимофей Левчук умер 14 декабря 1998 года в Киеве и похоронен на Байковом кладбище. Память ему.