В 2010 году окончил Школу-студию МХАТ (кафедра технологии художественного оформления спектакля). В 2007–2011 годах работал художником по свету в МАМТ имени К.С. Станиславского и Вл.И. Немировича-Данченко, где в качестве ассистента принял участие в спектаклях «Сила судьбы» Дж. Верди и «Сказки Гофмана» Ж. Оффенбаха. В 2010–2015 годах – заведующий художественно-постановочной частью в Московской театральной школе Олега Табакова, а после – в Московском театре Олега Табакова (2015–2016).
Одновременно с этим Тимофей Ермолин был художником по свету в Московском государственном театре эстрады (2013–2015), техническим директором и художником по свету в сольных проектах примы-балерины Мариинского театра Ульяны Лопаткиной (2010–2015), главным художником по свету на Международном театральном фестивале «Соотчественники» в Саранске (Мордовия, 2006–2008), техническим директором от российской стороны в спектакле Эмира Кустурицы «Время цыган» в Парижской национальной опере (2013).
С 2016 года – заведующий художественно-постановочной частью в Московском театре Новая Опера.
С 2021 года – заместитель директора.
Участие в постановках театра:
«Пряничный домик, или Гензель и Гретель» Э. Хумпердинка – свет
«Пушкин» К. Боярского – сценография
«Поругание Лукреции» Б. Бриттена – художник по свету