Отца убили, когда ему было два года. Мать умерла, когда было три. Воспитывал Ворошилов. В восемнадцать лет Тимур Фрунзе погиб в воздушном бою, сбив два «мессершмитта» и приняв удар третьего 12.
Родился 5 апреля 1923 года в Харькове, в семье Михаила Васильевича Фрунзе, полководца, революционера, военного теоретика. Мать, Софья Алексеевна, покончила с собой в 1926-м, через год после смерти мужа. Когда в 1931-м заболела бабушка, воспитывавшая сирот, детей (Тимура и старшую сестру Татьяну) по специальному разрешению Политбюро усыновил друг отца, нарком обороны Климент Ворошилов 12.
Учился в московской средней и специальной артиллерийской школах. В школьные годы увлекался оружием, любил шалить, но отличался честностью: никогда не прятался за чужие спины, часто брал на себя ответственность за проступки товарищей. Самостоятельно выучил французский 13. Сослуживцы позже вспоминали его общительность, исключительную скромность и справедливость по отношению к товарищам 78.
С отличием окончил Качинскую военную авиационную школу имени Мясникова. В лётной группе оказался рядом с Василием Сталиным и Степаном Микояном, сыновьями первых лиц государства. Тимура назначили старшиной группы: по воспоминаниям сослуживцев, он строго следил за дисциплиной и заставлял Василия и братьев Микоянов мыть самолёты тряпками после полётов 24. Первый самостоятельный вылет совершил 8 марта 1941 года, в один день с Микояном 24.
С конца декабря 1941 года на Северо-Западном фронте, лётчик-истребитель 161-го авиаполка на Як-1. Воевал меньше месяца. Ворошилов и командование ВВС пытались удержать его в тылу; Тимур спорил до обвинений в политическом недоверии, требовал отправки на передовую 35. Добился. Девять боевых вылетов, почти одиннадцать часов в воздухе. Лично сбил два вражеских самолёта, ещё один в паре с ведомым 35.
19 января 1942 года Тимур патрулировал небо над Старой Руссой в паре с командиром звена лейтенантом Иваном Шутовым. Обнаружили группу из тридцати бомбардировщиков под прикрытием истребителей. Атаковали вдвоём: сбили корректировщик «Хеншель» Hs.126 и «Мессершмитт» Bf 109. К противнику подошло подкрепление, самолёт Шутова был подбит. Тимур в одиночку вступил в бой с семью истребителями, прикрывая повреждённую машину напарника. Дрался, пока не израсходовал весь боекомплект. Погиб от прямого попадания снаряда в голову. Самолёт упал у деревни Отвидино 356. Детальный разбор последнего боя с привлечением немецких архивов эскадры JG 51 представлен в материале Михаила Тимина на TacticMedia 7.
16 марта 1942 года ему посмертно присвоено звание Героя Советского Союза с награждением орденом Ленина. Имя навечно зачислено в списки 1-й эскадрильи 161-го полка 56.
Сестра Татьяна прожила долгую жизнь, стала доктором химических наук и профессором 2.
Считается одним из прототипов персонажа «Кузнечик» из фильма «В бой идут одни „старики"». В 1974 году снят телеспектакль «В восемнадцать мальчишеских лет». Биография описана в повести В. Е. Александрова «Тимур, сын Фрунзе» 7.
Его именем названа улица в западной части Бишкека. Возле Кыргызского авиационного института имени Абдраимова установлен памятник. Другие памятники стоят в «Артеке», Старой Руссе и Волгограде 68.