1998 wagte er den Sprung in die National Hockey League, wo er zunächst für das Farmteam der Nashville Predators, die Milwaukee Admirals, in der International Hockey League spielte. Nach sehr guten Leistungen bei den Admirals setzte er sich endgültig durch und spielte für die Nashville Predators. Seit diesem Zeitpunkt war Timonen in der Mannschaft eine fixe Größe. Als zum Ende der Saison 2006/07 ein Verkauf der Mannschaft beschlossen wurde, herrschte Unklarheit über das verfügbare Budget für die folgende Spielzeit. Im Wissen, dass die Vertragsverlängerung mit Timonen dadurch sehr schwierig werden würde, transferierten ihn die Predators zu den Philadelphia Flyers, die ihm einen 37,8 Millionen US-Dollar schweren Sechsjahresvertrag gaben. Timonen ist bekannt für seine sehr guten Pässe und aggressive Manndeckung.
Im August 2014 wurden bei Timonen Thromben in beiden Lungen sowie im rechten Bein diagnostiziert. Es bleibt unklar, ob der Finne den Profisport je wieder aufnehmen wird; die Flyers verpflichteten Michael del Zotto als Ersatz.[1] Trotz seiner gesundheitlichen Probleme verpflichteten ihn die Chicago Blackhawks im Februar 2015, wobei die Flyers im Gegenzug ein Zweitrunden-Wahlrecht für den NHL Entry Draft 2015 sowie ein erfolgsabhängiges Viertrunden-Wahlrecht des NHL Entry Draft 2016 erhielten.[2] Somit verließ Timonen Philadelphia nach acht Jahren und über 500 NHL-Einsätzen, wobei er als Grund angab, noch den Stanley Cup gewinnen zu wollen. Wenige Tage nach der Verpflichtung gab er zudem bekannt, seine Karriere nach der Saison zu beenden. Für die Blackhawks kam Timonen insgesamt zu 34 Einsätzen, gewann am Ende der Playoffs tatsächlich den Stanley Cup und beendete seine Karriere wie angekündigt.
(Legende zur Spielerstatistik: Sp oder GP= absolvierte Spiele; T oder G= erzielte Tore; V oder A= erzielte Assists; Pkt oder Pts= erzielte Scorerpunkte; SM oder PIM= erhaltene Strafminuten; +/−= Plus/Minus-Bilanz; PP= erzielte Überzahltore; SH= erzielte Unterzahltore; GW= erzielte Siegtore; 1Play-downs/Relegation; Kursiv: Statistik nicht vollständig)