デビュー作や雑誌に掲載する短編では現代社会を風刺するかのような寓話的な作品を多く発表する一方、少年と少女の飛行機物語といった古典的な冒険ものも得意とする。時雨沢曰く、「読者層は小学生から高校生辺りが主であるため、難しい表現はなるべく避けている」という。著書のあとがきや作者近影に毎回何らかの凝った仕掛けをすることでも有名で、サイン会のときに1番多く言われたことが「あとがき頑張ってください」であった。『撲殺天使ドクロちゃん』の第4巻のあとがき、『バッカーノ! 1933＜下＞ THE SLASH 〜チノアメハ、ハレ〜』の「なかがき」に参加している。著者近影は"物や動物"（90式戦車等）であったが、『リリアとトレイズ』の第V巻や第VI巻、『学園キノ』第3巻では時雨沢本人の写った写真が掲載された。アニメ脚本を担当した『ソードアート・オンライン オルタナティブ ガンゲイル・オンライン』第5.5話においても、あとがきと称した短編パートを設けている。執筆した作品について、3部作形式（もしくは「3の倍数」）で括るというこだわりを持っている。この他、『学園キノ』では、銃火器類を実名で登場させてその説明にページを割いたり、他作品のパロディを入れたり、誤植から生まれた「雨沢恵一」（本人曰くツンデレ美少女）をあとがきに登場させたりしている。さらに、『キノの旅』の第XI巻ではあとがきの細工に加え、ページ数を割きたいという意図から電撃文庫6ページ相当の長い固有名詞を書き連ねたこともある。また、自身の作品の銃器が出てくるシーンのイラストでは、自身が実弾入りの拳銃を暴発させてしまった経験から、発砲するシーンを除いて引き金に手をかけた絵を描かないように要望・指導している（これは自身の作品のアニメでも同じ）。更に、「キノの旅」XVIIでは、正規カバーの裏にもう一つのカバーをつける、といったことも行っている。2014年、TVアニメ『ソードアート・オンラインⅡ』にて銃器監修を担当。2018年には『ルパン三世 PART5』にて初のアニメ脚本を担当する。アニメの脚本・監修では銃器や照準器、ライフルケースなどについて脚本段階で指示を細かく書き込み、銃器監修以外にアクションシーンの絵コンテや音響の監修も務めることがある。また、時雨沢自身が持っているモデルガンなどを資料としてアニメスタッフに提供している。
もともと小説家には憧れていたが夢のような話だと思っていたので、投稿などはせずに大学を卒業した。その後、就職活動を1年間するが全く成果がなく、金銭面などからむしゃくしゃしていたところ、たまたまライトノベル作品の募集記事を見つけ（電撃文庫の『ブギーポップは笑わない』にも触発されたこともあり）、10年以上前から考えていた『キノの旅』の原型となる短編を執筆、これをいくつか連ねて長編として投稿する。この作品が編集の目にとまりデビューした。当初は別の仕事もなく、生活も苦しかったので一人部屋にこもりっきりで1巻で描けなかったエピソードを執筆してはすぐ編集に送っていた。それから3か月後に続編の刊行が決まり、人気が出たのでそのままシリーズ化する。バイク好き・ガンマニア・軍事マニア。アメリカ留学経験もあり、拳銃（SIG SAUER P226）を実際に所有していた。また、カラオケで歌うのはアニメソング中心というほどのアニメや漫画、ゲーム好きで、本人曰く、「最も長い趣味」。ペンネームの由来は『時雨沢』が銃器ブランドのSIG SAUER（シグザウエル、シグザウアー）を英語風に発音した「シグサゥアー」からとったものであり（英語版の表記は“Sigsawa”となっている）、『恵一』は『キノの旅』の応募原稿を執筆中にエルメスの参考に使用していた『ああっ女神さまっ』の主人公とその妹の名前から取ったものである。本人曰く、「"〆切"なんてこの世からなくなってしまえば良い」と思っている。
KAMIOKANDEという名称はKamioka Nucleon Decay Experiment（神岡核子崩壊実験）の意味もあるが、小柴昌俊博士曰く、本来は別の意味だった。Kamioka Neutrino Detection Experiment（神岡ニュートリノ検出実験）は間違い、あるいは、後から付けられたものである（スーパーカミオカンデは、当初から両方の意味があるとされている）。
ヒロインの橘遙は海辺の街に住む高校生。小学校時代に親の転勤でカリフォルニア州に行ってしまった初恋の相手、有川亨と夏のビーチで再会するところから物語は始まる。遙の従兄弟、清水一平と亨は同じ高校へ通うことになり共通の趣味、サーフィンを通して仲良くなる。遙と亨はお互いを想いながらも、気持ちを相手に明らかにはしようとしない。一平が既に遙に恋心を抱いていたことで亨とサーフィン・トーナメントで決着を着けようとするが二人とも同じ波に乗ってしまったことで亨のボードが一平の頭部を強打し彼は意識不明の状態に陥る。亨と一平はN高のサッカー部に属していたため、クラブ存続を賭けたK工との練習試合に出る予定でいたのだが、意識不明の一平の再手術の日、亨は勝利を一平に誓って遙と一平を残し、出かけてゆく。結果、N高は勝利し一平の手術も成功し彼は意識を取り戻すが、一平を大切に思う気持ちと、亨に対する強い気持ちで遙は思い悩む日々を過ごす。また、遙の親友、北田智世が亨に想いを寄せていることを打ち明けられ、遙は自分の身を引こうとする。医師にサーフィンはもうできないと宣告された一平は中学時代のサッカー部の先輩で今は暴走族のヘッドである佐原永司と再会し彼らとつるむ事で憂さをはらそうとする。そして遙に亨のもとへ帰れと突き放す。一平を気遣う遙は、一平の同級生で、遥とも小学校のクラスメイトであった山田理加と暴走族の集会中の彼の元へ行くが、そこで理加と佐原がかつて恋人同士であったことを事を知る。遙の心遣いを見て、一平は自分の行動を見直すことにする。佐原と理加はこの再会を機にまた付き合うようになる。遙や亨などの支えを受け、一平は再びシェーパーとしてサーフィンに情熱を注ぐことにした。一平は大会を前にした亨のサーフボードを作り始める。一方亨は夏のサーフィントーナメントの練習をしている時、かつて亨がカリフォルニアでサーフィンの手解きをした木暮俊也がトーナメントのライバルとして現れたことを知る。一平製作のマリン・ブルーにカラーしたボードを使い、仲間の応援をバックに、亨は小暮俊也を破りジュニアの部で優勝を手にする。亨は優勝スピーチの時、メダルを遙に奉げ、自分の気持ちを伝える。遙と亨は幸せな日々を送ることになる。その後、亨はカリフォルニアにいる兄を頼ってプロのサーファーを目指すため、一人でカリフォルニアに旅立つ。再び離れ離れになってしまった遙と亨だが、二人は強い絆で結ばれており、最後は遙が冬休みを使って亨に会いに行くところで終わる。