V meziválečném období Timošenko získával vysoké vojenské vzdělání a stoupal v hodnostech. V letech 1937-1939 byl postupně velitelem vojsk Severokavkazského, Charkovského a Kyjevského vojenského okruhu. Při sovětském útoku na Polsko velel Ukrajinskému frontu. 7. ledna 1940 převzal velení nad sovětskými jednotkami, útočícími na Finsko, od Vorošilova. Pod jeho velením byla prolomena Mannerheimova linie, Finové byli přinuceni k ústupu a přijetí Moskevského míru. 7. května 1940 byl Semjon Konstantinovič Timošenko povýšen na Maršála Sovětského Svazu.