Геоморфолог, доктор географических наук, профессор. В 1952-1963 и с 1971 г. работал в Институте географии АН СССР; в 1964-1970 годах - старший научный сотрудник Института географии Сибири и Дальнего Востока Сибирского отделения АН СССР. В 1986-2008 гг. - заведовал лабораторией геоморфологии в Институте географии.
Автор более 200 научных работ, в том числе: "Терминология поверхностей выравнивания" (1974), "Терминология денудации и склонов" (1978),
"Терминология флювиальной геоморфологии" (1981), "Терминология перигляциальной геоморфологии" (1983, в соавторстве) и др. Был главным редактором
журнала "Геоморфология".
Скончался Д.А. Тимофеев 17 июля 2010 года, похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище (2 уч. 36 ряд).