Учёный в области электроники и вакуумной техники, педагог, профессор (1935). Заслуженный деятель науки и техники РСФСР (1947). Член-корреспондент АН СССР (1953). Дважды лауреат Сталинской премии (1946, 1951). Герой Социалистического Труда (1982). После окончания в 1925 г. МГУ преподавал в Московском высшем техническом училище (1925-1928), в МГУ (1926-1941), Московском энергетическом институте (1933-1941), Военно-воздушной академии им. Н.Е. Жуковского (1945-1948). С 1928 г. работал во Всесоюзном электротехническом институте. Научные работы П.В. Тимофеева посвящены исследованию фотоэффекта, вторичной эмиссии электронов, разряда в газах и электронной оптике. Он разработал конструкции ряда фотоэлементов, электронных умножителей, электронных ламп. В 1933-1936 гг. изобрёл передающие телевизионные трубки, а также супериконоскоп. Имеет государственные награды.
     Скончался П.В. Тимофеев 16 ноября 1982 года, похоронен в Москве на Головинском кладбище.