Священник Александр Мень, которому довелось исповедовать Николая Владимировича незадолго до смерти, назвал его «человеком Возрождения».
2000 год по инициативе ЮНЕСКО был объявлен годом Тимофеева-Ресовского.
Коля родился в Москве в 1900 году в семье Владимира Викторовича, инженера путей сообщения и Надежды Николаевны, Тимофеевых-Рясовских. Род по одной линии восходил к петровским дворянам «8-го класса» Тимофеевым, по другой линии – Рясовских (Ресовских) – происходил из духовенства.
Николай учился в Киевской I Императорской Александровской гимназии, а затем в Московской Флёровской гимназии. В 1916—1917— в Московском свободном университете им. А. Л. Шанявского, а в 1917—1922— в 1-м Московском государственном университете. Учился нерегулярно, поскольку воевал в составе Красной армии, переболел тифом. Из-за сложного времени Гражданской войны в стране он так и не получил диплом.
С начала 1920-х годов участвовал в работе неформального семинара, организованного группой С. С. Четверикова в институте Н. К. Кольцова, из которого вышли многие советские генетики.
С 1921—1925 Николай Владимирович был научным сотрудником Института экспериментальной биологии в составе Государственного Научного Института при Наркомземе (ГИНЗ), а также преподавателем биологии на Пречистенском рабочем факультете в Москве. Вскоре, он стал исследователем в институте экспериментальной биологии, а затем ассистентом на кафедре зоологии у проф. Н. К. Кольцова. Преподавал зоологию на биотехническом факультете Практического института в Москве.
Через год работы в генетической лаборатории Института экспериментальной биологии, изучая механизмы проявления генов, Николай Владимирович пришёл к выводу, что единичная мутация может вызывать множественные изменения во внешнем облике организма.
Результатом этого явилось впервые введённое им в радиобиологии понятие «радиобиологический парадокс» обозначающее несоответствие между ничтожным количеством поглощённой энергии ионизирующего излучения и крайней степенью реакции биологического объекта. Одновременно с введением этого понятия в 1920—1930-х годах В. Н. Тимофеев-Ресовский предложил защищать врачей-рентгенологов свинцовыми фартуками.
В 1925 году он был рекомендован Н. К. Кольцовым и Н. А. Семашко для работы у Оскара Фогта, занимавшегося изучением мозга В. И. Ленина, в его лаборатории исследования мозга при Нейробиологическом институте в Берлине. История с затянувшейся немецкой командировкой Николая Владимировича началась со смерти Владимира Ленина, 21 января 1924 года, когда 31 декабря был приглашен О. Фогт известный ученый, занимающийся морфологией нервной системы человека. Позже, под его началом появился Московский филиал Берлинского института мозга, который в дальнейшем