El ascenso de Timo Glock a la Fórmula 1 fue especialmente rápido. El joven alemán saltó del karting a la BMW-ADAC Formula Junior Cup y, en su primera temporada, ganó el campeonato, para pasarse en 2002 al ADAC Formula Championship, que también conquistó. Tras su paso por la F3 alemana y la europea, en 2003 dio el salto definitivo a la Fórmula 1, como probador. Sólo había tardado cuatro años en pasar del karting a la Fórmula 1.
El equipo Jordan fue donde dio sus primeros kilómetros sobre un F1. Tuvo un inesperado debut en carrera al comienzo de la temporada, ya que problemas con el contrato del piloto titular Giorgio Pantano, hicieron que el alemán participara en el Gran Premio de Canadá. Glock se calificó 16º en su primera carrera, por detrás de su compañero Nick Heidfeld, y acabó séptimo por delante del actual piloto de BMW Sauber. El retorno de Pantano al equipo volvió a dejar en un segundo plano a Glock, pero volvería a sustituir al italiano para las tres últimas carreras de la temporada: China, Brasil y Japón.
Glock había demostrado un ritmo impresionante, pero las opciones en Fórmula 1 para 2005 eran limitadas, con lo que se tuvo que pasar a la Champ Car World Series estadounidense. Logró el premio al 'rookie del año' y estuvo a punto de ganar en Montreal pero finalmente quedó por detrás del español Oriol Servià.
El alemán pasó a competir en GP2 en 2006 y terminó cuarto en la clasificación con dos victorias, a pesar de perderse la última carrera de la temporada. Los resultados de Glock no pasaron desapercibidos para BMW Sauber que firmó al alemán como su segundo piloto de pruebas en 2007. Glock alternó esas labores como probador con su participación en la GP2 de 2007, donde tras conseguir cinco victorias conquistó el título. En el año 2008 vuelve como piloto oficial sin ser el sustituto de nadie, para dar la sorpresa en el equipo Toyota. Consigue puntuar seis veces, queda segundo en Hungría y consigue 25 puntos en total.
Ya en el 2009 el Toyota muestra ser mejor y consigue puntuar regularmente, obtiene un segundo puesto en el cajón y está tercero en la clasificación del mundial, hasta llegar al Gran Premio de España. A partir de ahí bajan sus clasificaciones para acabar abandonando el mundial debido al accidente que tiene durante los entrenamientos en el Gran Premio de Japón, siendo sustituido por el tercer piloto, el japonés Kamui Kobayashi, hasta el final de temporada.
Tras la retirada del campeonato por parte de Toyota Racing F-1 el piloto alemán fue contratado por la nueva escudería Virgin. Consigue con los coches de ella un ritmo impresionante colocando el coche en la Q2 de la tercera ronda del campeonato que se desarrolla en Malasia. Decepcionado por la escasa fiabilidad del coche consigue terminar las primeras seis de las ocho carreras. El mejor resultado es un décimo cuarto lugar en Japón y finaliza en el puesto vigésimo quinto en la general.
En el 2011, a pesar de la difícil primera mitad de la temporada, firma un nuevo contrato de varios años con Virgin en el mes de julio. Le sigue siendo difícil conseguir puntos al equipo y el piloto termina en el vigésimo quinto puesto en la general.