Mikhail Timoshenko naît le 24 octobre 1993. Il entame ses études au conservatoire de Mednogorsk en Russie, puis les poursuit à la Hochschule für Musik Franz Liszt de Weimar, en Allemagne. Il remporte en 2014 le prix du concours Kammeroper Schloss Rheinsberg. En 2015, il obtient son diplôme, puis gagne le prix de l'Opéra de Düsseldorf au concours Hans Gabor International Belvedere Singing Competition à Amsterdam. Il entre à l'Atelier Lyrique de l'Opéra de Paris : il est suivi par Jean-Christophe Bron dans le film L'Opéra, ce qui lui vaut une certaine popularité.

Il obtient son premier rôle à l’Amphithèâtre Bastille dans Vol retour de Joanna Lee. En 2016, il est Pluton dans l'Orphée de Monteverdi puis fait ses débuts à Oviedo dans le rôle d'Orlik dans Mazeppa de Tchaïkovski. Il est ensuite Spencer Coyle dans Owen Wingrave de Britten. En 2017, il est Hymas et Tirtée dans les Fêtes D'Hébé de Rameau à l'Amphithéâtre Bastille et tient de petits rôles sur la grande scène de l'Opéra de Paris. En 2018, il obtient des rôles plus importants à Bastille : Silvano dans Un Bal masqué, Mitioukha dans Boris Godounov, ou encore Pietro dans Simon Boccanegra. Parallèlement, il débute à Monte-Carlo où il chante Moser dans Les Brigands. En 2019, il débute à Bordeaux en Basilio dans Le Barbier de Séville puis participe à sa première création, En Silence d’Alexandre Desplat au Luxembourg et au Théâtre des Bouffes du Nord. Il continue sa progression à l’Opéra de Paris et y incarne Masetto dans Don Giovanni, rôle qui lui vaut ses débuts au Deutsche Oper am Rhein. En 2020, Nancy lui offre sa prise du rôle-titre des Noces de Figaro, qu'il estime pouvoir devenir son rôle-signature. 

En 2020/2021, Mikhail Timoshenko chantera dans Les Saisons de Haydn pour ses débuts au Théâtre des Champs-Elysées en décembre, puis Nice lui offrira le rôle de Marcello dans La Bohème en mars et le Konzerthaus de Berlin l'invitera en Ottokar dans Le Freischütz en juin.