11 października 2010 roku Tymoszczuk rozegrał swój setny mecz reprezentacyjny, którym było przegrane 0:2 spotkanie z BrazyliąUA-Футбол. Carpe diem. Анатолий Тимощук – второй „сотник” сборной Украины.. Jest drugim po Andriju Szewczence ukraińskim piłkarzem, któremu udało się zaliczyć 100 występów, za co otrzymał nagrodę od UEFAUA-Футбол. Carpe diem. Шевченко и Тимощук получат награды УЕФА.
Tymoszczuk zagrał we wszystkich trzech meczach fazy grupowej na Mistrzostwach Europy w 2012 roku w Polsce i Ukrainie. W ostatnim meczu z Anglią wyszedł w podstawowej jedenastce z opaską kapitana.
W sierpniu 2016 roku zakończył reprezentacyjną karierę, mając na koncie 144 rozegrane mecze (rekord Ukrainy) i 4 strzelone gole.
Kariera trenerska 11 lutego 2017 roku Tymoszczuk otrzymał licencję trenerską PRO po uczestnictwie w programie szkoleniowym UEFA. 17 marca 2017 roku dołączył do sztabu trenerskiego Zenitu Petersburg w charakterze asystenta trenera.
Kontrowersje Po inwazji Rosji na Ukrainę w lutym 2022 roku Anatolij Tymoszczuk nie zrezygnował z pracy asystenta trenera w Zenicie Petersburg, a także nie potępił samej inwazji. Jedyną reakcją Tymoszczuka na rosyjską agresję było oświadczenie, że z powodu nałożonych na Rosję sankcji nie będzie w stanie płacić alimentów na swoje dwie córki.