Nascido na cidade belga de Neerpelt, próxima da fronteira com os Países Baixos, Pieter Timmers começou a nadar bem jovem e sempre se destacou nas competições de base de seu país natal. Em 2009, aos 21 anos, ele atravessou a fronteira para treinar na cidade neerlandesa de Eindhoven. Lá começou a nadar cada vez melhor e enfim apareceu para o cenário internacional, especialmente o europeu.
Em 2011 nadou seu primeiro Campeonato Mundial em Xangai integrando os revezamentos 4x100m e 4x200m livre. No mesmo ano estabeleceu seus primeiros recordes nacionais nos 100m e 200m livre em piscina curta. No ano seguinte nadou sua primeira Olimpíada em Londres chegando a final com o 4x100m livre e sendo semifinalista na prova individual com novo recorde belga. No fim do ano ganhou suas primeiras medalhas internacionais no Europeu de curta de Chartres.
Timmers foi melhor em seu segundo Campeonato Mundial de longa em Barcelona-2013 sendo semifinalista nos 100m e 200m livre, e mais uma vez finalista com o 4x100m livre. No mesmo ano foi diagnosticado com um colapso pulmonar o que o forçou a passar por uma cirurgia no pulmão no começo de 2014. Retornou as piscina a tempo de nadar o Campeonato Europeu de longa em Berlim e faturou uma medalha de pata com o 4x200m livre, o animando para os Jogos do Rio-2016.
O ano de 2015 também foi bom para o velocista que chegou a final dos 100m livre no Campeonato Mundial de longa de Kazan estabelecendo um novo recorde nacional nas semifinais: 48s22. No fim do ano ganhou mais duas medalhas de prata nos 100m e 200m livre no Europeu de curta de Netanya. Antes dos Jogos do Rio-2016 disputou o Europeu de longa em Londres ganhando mais duas medalhas com os revezamentos da Bélgica.
Chegou aos Jogos do Rio-2016 como azarão, mas cotado para estar na final. Foi bem nas eliminatórias e nas semifinais, se classificando com o sexto melhor tempo. Na grande final fez a prova de sua vida com uma estratégia que consistiu em crescer na metade final. E a tática deu certo, com o nadador marcando 47s80, novo recorde belga e ganhou a prata, sua única medalha olímpica. No retorno a Bélgica foi bastante celebrado pelos fãs.
Após os Jogos do Rio não conseguiu mais nadar tão bem, tendo campanhas discretas nos Mundiais de Budapeste-2017 e Gwangju-2019 nadando longe de seus melhores tempos. Queria tentar a vaga olímpica para Tóquio, mas com o adiamento dos Jogos para 2021 devido a pandemia do COVID-19 resolveu encerrar a carreira aos 32 anos. Sua última participação foi nas disputas do International Swimming League (ISL), competindo pelo time do NY Breakers.
