Долгие годы защищал ворота «Штутгарта», был лидером команды. В 2007 году стал в её составе чемпионом Германии. В составе «Штутгарта» Тимо Хильдебранд стал обладателем рекордной в истории Бундеслиги «сухой» серии (884 минуты).
В июле 2007 года Хильдебранд перебрался в испанскую «Валенсию», где он провёл один год. В её составе он стал обладателем кубка Испании 2008 года. 4 декабря 2008 года Хильдебранд покинул «Валенсию», контракт был расторгнут по взаимному согласию сторон.
10 декабря 2008 года немец подписал соглашение с «Хоффенхаймом». 4 июня 2010 года «Хоффенхаймом» отказался продлевать контракт с Хильдебрантом.
2 сентября 2010 года Хильдебранд подписал с лиссабонским «Спортингом» контракт сроком на 1 год.
21 октября 2011 года Тимо Хильдебранд подписал контракт с немецким Шальке 04 до 30 июня 2012 года.
В национальной сборной дебютировал в 2004 году, провёл 7 игр. Стал бронзовым призёром чемпионата мира 2006.