Призван на действительную военную службу 2 февраля 1940 года.

Проходил службу:

с февраля 1940 г. по май 1943 года в 680 стрелковом полку  169 стрелковой дивизии в должности стрелка;

На начало Великой Отечественной войны полк в котором служил Горюнов Тимофей Алексеевич находилась в районе Каменец-Подольского Укреп.Района в составе 55-го стрелкового корпуса, который 25 июня 1941 года, согласно Директиве Ставки Главного Командующего № 20466, был подчинён непосредственно командованию Южного фронта (ЮФ). 26 июня девизия начала готовиться к обороне в районе Врублевцев. В июле – начале августа 1941 года Тимофей Алексеевич воевал в районе Ямполя и Первомайска, где дивизия оказалась в кольце и понесла большие потери. Возле Первомайска был смертельно ранен её командир генерал-майор И.Е.Турунов, однако дивизия сумела вырваться из окружения и соединиться с главными силами Южного фронта.

Горюнов Тимофей Алексеевич участвовала в боях у Днепропетровска и Полтавы. В декабре 1941 — январе 1942 года принимал участие в Курско-Обоянской операции.  В 1942 году сражался под Харьковом. В сентябре 1942 года он прибыл под Сталинград и, переправившись через Волгу,  принял затем участие в Сталинградской битве в районе Красноармейска. После боёв под Сталинградом дивизия, в которой воевал Тимофей Алексеевич, 13-го марта 1943 года была передислоцирована в Козельск и включена в состав 11-й гвардейской армии.

с мая 1943 г. по июнь 1944г. продолжил службу в 214 армейском запасном стрелковом полку в должности командир стрелкового отделения;

с июня 1944 г.по май 1946 года служил в 776 стрелковом полку, в должности заместителя командира стрелкового взвода.

Звание – старший сержант.

Награждён медалями «За отвагу» и «За победу над Германией».

Получил два ранения. 

Демобилизован 17 мая 1946 года Указом Президиума Верховного Совета СССР от 20.03.1946 г.

После войны работал в колхозе им.Фрунзе Оренбургской области, Бугурусланского района, село Пронькино.