Un agent motivé et indispensable dans nombre d'enquêtes. Très timide, mal à l'aise avec ses supérieurs et l'autorité, il suit et respecte le protocole de manière stricte et est ainsi parfois exaspéré par les méthodes moins pointilleuses de ses coéquipiers. Il est peu sûr de lui et fait l'objet de nombreuses taquineries de Tony qui lui donne toutes sortes de surnoms, mais tend cependant au fil des saisons à avoir une plus grande confiance en lui, notamment avec l'expérience qu'il acquiert. Il est d'une grande gentillesse mais aussi d'une grande naïveté, Gibbs dira même à Ziva que, à la différence d'elle et de DiNozzo, il ne sait pas mentir. Il relate par ailleurs très peu sa vie privée ; on sait qu'il regarde environ vingt minutes la télévision chaque jour et qu'il joue à un jeu vidéo sous le pseudonyme de « Roi des elfes ». Il est également accusé à tort dans la mort d'un policier, et a du mal à se remettre de ce décès, ainsi que de celui d'une femme qu'il protégeait, et de Kate.

Né en 1977 Note 1, diplômé de la célèbre université technologique du MIT (Massachusetts Institute of Technology) (il est titulaire d'un doctorat en informatique) et de la non moins célèbre Université Johns-Hopkins (titulaire d'un BSc d'Ingénierie Biomédicale), il a suivi une formation de cyber-policier. Peu à peu, il intègre l'équipe du NCIS de Leroy Jethro Gibbs en faisant des stages en tant qu'informaticien avant d'être employé à plein temps sur le terrain.

Surnommé « le bleu » pour son manque d'expérience, il est néanmoins un agent motivé et indispensable dans nombre d'enquêtes. Très timide, mal à l'aise avec ses supérieurs et l'autorité, il suit et respecte le protocole de manière stricte et est ainsi parfois exaspéré par les méthodes moins pointilleuses de ses coéquipiers. DiNozzo souligne d'ailleurs ce trait de caractère en déclarant à Ziva « Nous parlons de McGee, celui qui respecte le protocole jusque dans la manière de se brosser les dents »1.
Souvent incompris quand il délivre des détails techniques, son expérience de l'informatique aide de nombreuses fois Abby dans ce domaine ; McGee trouve des solutions parfois indispensables à la résolution d'enquêtes, avec la conception de programmes ou d'algorithmes pour y parvenir.

Il est peu sûr de lui et fait l'objet de nombreuses taquineries de Tony qui lui donne toutes sortes de surnoms (voir paragraphe Surnoms), mais tend cependant au fil des saisons à avoir une plus grande confiance en lui, notamment avec l'expérience qu'il acquiert. McGee s'illustre dans l'épisode Chained en déclarant « Allez vous faire voir » par vidéo-conférence à la secrétaire d'État des États-Unis sur un conseil de Gibbs, ce qui tranche avec son manque d'assurance habituel.

Il a probablement eu une histoire avec Abby avec qui il s'entend particulièrement bien. Il écrit également deux romans policiers, sous le pseudonyme de Thom E Gemcity (l'anagramme de Timothy McGee), inspirés des enquêtes qu'il mène, son personnage principal étant prénommé L.J. Tibbs en l'honneur de son chef d'équipe : Leroy Jethro Gibbs. Les autres personnages sont l'agent Tommy, l'officier Lisa, la scientifique Amy et l'assistant du médecin légiste Pimmy Jalmer. Malgré son obstination à nier que ses personnages soient inspirés des membres de l'équipe, il finit par « avouer » dans l'épisode Roman meurtrier (saison 4) lorsque des meurtres de marines ressemblent étrangement à ceux inventés par McGee dans le livre qu'il est en train d'écrire.

Il est d'une grande gentillesse mais aussi d'une grande naïveté, Gibbs dira même à Ziva que, à la différence d'elle et de DiNozzo, il ne sait pas mentir. Il relate par ailleurs très peu sa vie privée ; on sait qu'il regarde environ vingt minutes la télévision chaque jour et qu'il joue à un jeu vidéo sous le pseudonyme de « Roi des elfes ». Il est également accusé à tort dans la mort d'un policier, et a du mal à se remettre de ce décès, ainsi que de celui d'une femme qu'il protégeait, et de Kate.

On apprend en début de saison 2 qu'il a une sœur quand, en parlant des petites filles, Kate dit qu'elles aiment bien l'ordre et McGee répond « Rappelez-moi de vous présenter ma jeune soeur ». Dans l'épisode Cellule Rouge (saison 2), on voit quelques secondes une jeune femme sortant de la chambre de McGee après que celui-ci est parti travailler. On la revoit en photos dans la saison 3, quand Tony fouille le baladeur numérique de McGee. Cette personne se concrétise dans L'esprit de famille (saison 4), dans lequel la jeune sœur de McGee serait impliquée dans le meurtre d'un marine.

Il est expliqué dans Innocence perdue / Cache-cache (saison 6) que son père, John McGee, était dans la Marine, stationné en Californie. Dans l'épisode Squall de la 10e saison, on apprend qu'il a atteint le grade d'Amiral.

Lors de la 9e saison, l'identité de la grand-mère de McGee est révélée : Penelope Langston. En se confiant à elle, on apprend qu'il n'a pas parlé avec son père depuis sept ans, tous deux ayant du mal à exprimer leur affection.

Personnage prédéfini, tiré directement de la série NCIS, avatar et personnage non négociable.

Personnage qui n'a pas eu de modification de son ADN après les événements de Washington