Tim Schenken entame sa carrière de pilote automobile dans les années 1960 en Australie, puis s'installe en Grande-Bretagne en 1965 pour se rapprocher du cœur du sport automobile européen. Il se distingue rapidement en Formule Ford, avec plus de quarante victoires à son actif, puis en Formule 3, discipline dans laquelle il rejoint l'écurie Brabham Racing Organisation en 1969. Cette même année, il remporte le prestigieux Grovewood Award, qui récompense les jeunes pilotes britanniques les plus prometteurs, bien qu'il soit australien.
En 1970, il passe en Formule 2, toujours avec Brabham. Il y signe plusieurs podiums, notamment à Pau, Mantorp Park et au Castellet, attirant ainsi l'attention de Jack Brabham, le patron de l'écurie. Ce dernier envisage de lui confier une troisième monoplace BT33 pour le Grand Prix de Grande-Bretagne, mais le projet est abandonné en raison d'un manque de préparation. Il poursuit donc sa saison en Formule 2.
Il fait finalement ses débuts en Formule 1 lors du Grand Prix d'Autriche 1970, au volant de la De Tomaso 505 engagée par Frank Williams. Cette voiture, tristement célèbre pour avoir coûté la vie à Piers Courage quelques mois plus tôt, se révèle peu compétitive. Tim parvient néanmoins à se qualifier lors des quatre courses auxquelles il participe, mais n'en termine qu'une seule, trahi par la mécanique lors des trois autres. C'est lors du Grand Prix du Canada qu'il parvient à franchir la ligne d'arrivée. Mais ayantonze tours de retard sur le vainqueur, il n'est pas classé.
Tout juste retraité, Jack Brabham offre alors une place à son jeune compatriote dans son équipe pour la saison suivante. Il rejoint donc l'écurie Brabham aux côtés de Graham Hill. Bien qu'il dispose d'une monoplace moins évoluée que celle de son coéquipier, il parvient à marquer ses premiers points en championnat, notamment grâce à une sixième place au Nürburgring. Puis, lors du Grand Prix suivant, en Autriche, il monte sur le podium en terminant troisième. Hors championnat, il termine quatrième de la Course des champions et troisième de l'International Trophy.
En 1972, Schenken est recruté par John Surtees pour piloter la TS9B. Dès le Grand Prix d'Argentine, il termine cinquième, mais la suite de la saison est marquée par des abandons et des performances en retrait. Malgré de bonnes qualifications, il ne parvient pas à rééditer ses résultats de l'année précédente. En sport, il est engagé par Ferrari et remporte les 1 000 km de Buenos Aires et du Nürburgring, ainsi que les 6 Heures de Daytona, les 12 Heures de Sebring, les 1 000 km de Brands Hatch et les 1 000 km de Monza et de Zeltweg.
En 1973, sans volant en Formule 1 en début de saison, Tim retourne en Formule 2 avec l'écurie Rondel Racing, dirigée par Ron Dennis. Il réalise de solides performances. En sport, toujours avec Ferrari, il ne remporte pas de victoire, mais termine deuxième à deux reprises. Il effectue également une pige en Formule 1 lors du Grand Prix du Canada avec Williams, mais ne peut faire mieux qu'une quatorzième place.
En 1974, il retrouve la Formule 1 grâce à Ron Tauranac qui lui confie le volant de la Trojan T103. La voiture, peu compétitive, ne lui permet pas de briller. Il parvient néanmoins à se qualifier pour plusieurs Grands Prix et termine dixième en Belgique et en Autriche. En fin de saison, il est engagé par Lotus pour le Grand Prix des Etats-Unis, mais il ne parvient pas à se qualifier. Cependant, à la suite d'une panne sur la voiture de Mario Andretti, son équipe pense qu'il va être repêché et il prend le départ, avant d'être disqualifié pour départ illégal. Déçu par les résultats et les opportunités limitées, Tim décide de se retirer de la Formule 1 à l'issue de cette saison.
Il se consacre alors aux courses d'endurance et à des projets techniques. Il devient un pilote reconnu dans les compétitions de voitures de sport, notamment avec Porsche et Ferrari. En 1975, il se classe deuxième des 1 000 km du Nürburgring, au volant d'une Porsche. Il participe également au championnat européen FIA GT et remporte plusieurs courses.
En 1976, il termine deuxième des 24 Heures du Mans et des 1 000 km du Nürburgring. L'année suivante, il remporte les 1 000 km du Nürburgring, puis raccroche son casque.
Parallèlement à sa carrière de pilote, Tim fonde en 1974 l'entreprise Tiga Race Cars avec Howden Ganley. Cette structure conçoit et produit près de 400 châssis pour diverses catégories, dont les sport-prototypes, la Formule Ford et la Formule 3. Tiga devient une référence dans les années 1980, puis cesse ses activités en 1989.
Il retourne ensuite en Australie et s'investit dans l'administration du sport automobile. Il devient un acteur clé de la Fédération australienne de sport automobile (AMF), puis directeur de course pour le Grand Prix d'Australie, jouant un rôle central dans l'organisation des épreuves de Formule 1 sur le sol australien.
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