С октября 1943 года состоял в распоряжении Военного совета 1-го Украинского фронта и в ноябре был назначен на должность заместителя командира 51-го стрелкового корпуса, который принимал участие в Киевской наступательной и оборонительной операциях, в ходе которых корпус участвовал в захвате плацдарма на правом берегу Днепра севернее Киева. Вскоре корпус принял участие в Житомирско-Бердичевской и Корсунь-Шевченковской операциях. В марте 1944 года Тимошков был назначен на должность командира 38-й стрелковой дивизии, которая принимала участие в ходе Уманско-Ботошанской и Ясско-Кишинёвской наступательных операций. За отличия при форсировании Днестра и освобождении города Бельцы дивизии было присвоено почётное наименование «Днестровская», а командир дивизии Сергей Прокофьевич Тимошков за умелое руководство частями был награждён орденом Суворова 2 степени.