Hele Valby var før i tiden sammen med Hvidovre en del af Frederiksberg Kirkes sogn. Med udbygningen af villakvartererne i den vestlige del af Valby efter år 1900, blev der behov for at dele det store sogn, som siden 1891 kun blev betjent af Jesuskirken.
Dengang boede der omkring 6.000 i denne del af sognet, men tallet voksede til 40.000 i begyndelsen af 1940’erne. Det var på det tidspunkt Danmarks største sogn, målt i befolkningstal. Derfor udskiltes de nye sogne Johannes Døbers, Vigerslev og Ålholm.
Det var udbygningen af byggeforeningskvartererne “Den Røde By” og “Den Hvide By“, syd for Valby Langgade, der for alvor var med til at bringe befolkningstallet i den vestlige del af Valby i vejret.
Folk der flyttede herud, syntes der var langt til Jesuskirken, og ønskede sig sin egen kirke i området.
I første omgang blev der i 1911 opført en kirkesal ved Christen Bergs Allé. Den blev tegnet af arkitekten Jens Christian Kofoed (1864-1941).
Man samlede fortsat midler ind, og man foranstaltede en landsindsamling til formålet. I 1928 var der kommet så mange penge ind, at en nyopført kirke kunne indvies.
Den kom til at ligge lige syd for den præstebolig, der var bygget nogle år før. Det blev kritiseret, at præsten byggede til sig selv, før kirken kunne opføres.
Kirkesalen blev omdannet til menighedshus.
Kirken fik navn efter biskoppen Timotheus, som iflg. Biblens gamle testamente var én af apostlen Paulus’ følgere.
Kirken blev ligesom dens forløbet tegnet af Jens Christian Kofoed. Han lod sig inspirere af middelalderklostre, og Timotheuskirken har en lighed med Løgumkloster Kirke. Den er bygget i korsform og har flere træk hentet fra gotiske kirker.
De lyse kirkerum er præget af de meget høje vinduer, hvor der sidder en glasmosaik udført af Ib Geertsen. Herunder sidder en alterudsmykning af Mogens Jørgensen.
På væggen hænger et krucifiks, der blev skænket af menigheden i 1952. Det er udført af billedskærer Frithioff Jensen og er en kopi af et middelalderskrucifiks i Særslev KIrke.