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Né en 1977, diplômé de la célèbre université technologique du 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 reste malgré tout un agent motivé et indispensable dans beaucoup d'enquêtes. Très timide, mal à l'aise envers l'autorité à laquelle il accorde néanmoins une grande importance, il respecte le protocole jusqu'au bout tant que c'est possible et est exaspéré des méthodes de ses coéquipiers par moment. C'est souligné par la phrase de DiNozzo quand il parle à Ziva « Nous parlons de McGee, celui qui respecte le protocole jusque dans la manière de se brosser les dents. » est révélateur de son comportement.
Souvent incompris quand il délivre des détails techniques, son expérience de l'informatique aidera de nombreuses fois Abby dans ce domaine et trouvera des solutions parfois indispensables avec la conception de programmes ou d'algorithmes pour y parvenir.
Il n'est jamais sûr de lui et fait l'objet de nombreuses taquineries de Tony qui lui donne toutes sortes de surnoms (voir paragraphe Surnoms).
Avec le temps il acquiert de l'expérience et mûrit, il a eu aussi une histoire avec Abby qui est la seule qui le comprend un peu. Il écrit également deux romans policiers, sous le pseudonyme de Tom E.Gemcity (l'anagramme de Timoty 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 le fait que ses personnages soient inspirés des membres de l'équipe, il finit par « avouer » dans l'épisode Roman meurtrier 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 20 minutes la télévision chaque jour et qu'il joue à un jeu vidéo sous le pseudonyme de « Roi des elfes ». Il sera également accusé à tort dans la mort d'un policier, et s'est très peu remis des décès de ce policier, d'une femme qu'il protégeait, et de Kate. Il joue particulièrement bien de l'harmonica (S03E9 : le coupable idéal).
On apprend en début de saison 2 qu'il a deux sœurs quand, en parlant des petites filles, Kate dit qu'elles aiment bien l'ordre et McGee répond « Rappelez-moi de vous présenter ma jeune sœur ». Dans l'épisode Cellule Rouge, 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 Twisted Sister (S04E9), où la jeune sœur de McGee serait impliquée dans le meurtre d'un marin. Une autre sœur, Marion McGee, âgée de deux ans de moins que l'autre, serait âgée d'environ 19 ans et habiterait en France.
McGee s'illustre dans l'épisode Chained (SO2E10) en déclarant « Allez vous faire voir » par vidéo-conférence à la secrétaire d'État des États-Unis, sur un conseil de Gibbs.
Dans le 903 on fait connaissance de sa grand-mère Pénélope. McGee tient beaucoup à elle et c'est elle qui lui a permis de s'affirmer. On apprend aussi qu'il n'a pas parlé à son père depuis qu'il est entré au NCIS. Après une discussion avec sa grand-mère on le voit passer un coup de fil à son père à la fin de l'épisode.