Setelah lulus, Timo kembali ke Indonesia dan mulai membangun karier bersama Kimo Stamboel sebagai duo sutradara "The Mo Brothers."
Kolaborasi ini menghasilkan karya-karya awal yang menarik perhatian, seperti Rumah Dara yang dirilis tahun 2009 lalu.
Film horor-thriller yang dibintangi Shareefa Danish itu dikenal sebagai Macabre itu mendapat sambutan positif dan berhasil memenangkan beebrapa penghargaan internasional
Karya Timo bersama Stamboel lainnya yang mendapat apresiasi adalah Killers, film thriller psikologis yang dibintangi aktor Indonesia dan Jepang. Film ini diputar di Toronto International Film Festival dan mendapat rating memuaskan.
Karier Timo melejit melalui karya-karyanya yang menggabungkan aksi brutal dan horor yang mencekam. Bersama Kimo, ia menyutradarai Headshot pada tahun 2016, yang dibintangi Iko Uwais dan mendapat pujian atas koreografi aksi yang memukau.
Timo juga berkontribusi pada antologi horor seperti The ABCs of Death (2012) dan V/H/S/2 (2013). Segmen garapannya bersama Gareth Evans, "Safe Haven", dianggap sebagai salah satu adegan terbaik karena pendekatan horor yang inovatif.
Puncak pengakuan datang melalui film aksi The Night Comes for Us yang dibintangi Joe Taslim dan Iko Uwais. Karya Timo yang dirilis tahun 2018 ini jadi film Indonesia pertama yang tayang di platform streaming Netflix.
Tak hanya sukses dengan film action, Timo juga sukses menggarap film horor bertajuk Sebelum Iblis Menjemput (2018). Film ini membuat Timo dinobatkan jadi Sutradara Terbaik peraih Piala Maya tahun 2019.
Film-film Timo Tjahjanto lainnya yakni The Night Comes for Us hingga The Big 4 (2022) berhasil masuk dalam daftar Global Top 10 Netflix untuk film non-Inggris.
Bahkan film terbarunya, The Shadow Strays (2024), kembali memperkuat reputasinya sebagai sutradara aksi-horor yang tak tertandingi.
Film yang dibintangi Kristo Immanuel dan Aurora Ribero yang dirilis 17 Oktober 2024 ini panen pujian dari kritikus film dengan kedalaman karakter para pemain dan suguhan koreografi pertarungan yang memukau.
Ditayangkan perdana di Toronto Internal Film Festival, The Shadow Strays bahkan mendapat standing ovation dari penonton, membuktikan bahwa karya Timo layak mendapat apresiasi.