Тімон розпочинав свою кар'єру у скромних німецьких клубах. З 2010 до 2013 року він займався в системі клубу «Карлсруе»[4]. У 2014 році відбувся його перехід у «Шальке 04»[5]. Першу половину сезону молодий голкіпер провів у другій команді[6] та непогано там себе проявив. У січні 2015 року через травми воротарів головної команди Велленройтера було переведено до першого складу клубу[7].
Тімон Велленройтер під час виступів за «Мальорку». 2016 рік.
3 лютого у першому таймі матчу з «Баварією» основний воротар Фабіан Гіфер отримав травму, і другий ігровий відрізок «Шальке» грав уже з Тімоном у воротах. У своєму дебютному матчі він пропустив один гол, проте зробив свій внесок у підсумкову нічию 1:1[8]. Наступну зустріч чемпіонату проти менхенгладбахської«Боруссії» Велленройтер почав з перших хвилин і відіграв «насухо», чим допоміг команді виграти 1:0[9].
18 лютого він дебютував у Лізі чемпіонів, вийшовши у стартовому складі на матч 1/8 фіналу проти мадридського«Реала» (0:2)[10]. Таким чином, у віці 19 років і 77 днів Тімон став наймолодшим німецьким воротарем, який виходив на поле в матчі Ліги чемпіонів[11].
25 червня 2015 року Велленройтера було віддано в оренду на один рік у іспанську «Мальорку»[12]. У новій команді відразу став основним воротарем, зігравши 33 матчі Сегунди.
23 травня 2017 року воротар перейшов до нідерландського «Віллема II», де провів три сезони. 2019 року став з командою фіналістом Кубка Нідерландів. Після закінчення сезону 2019/20 він оголосив, що влітку хоче залишити клуб[13].
5 червня 2020 року було оголошено про перехід німця у бельгійський «Андерлехт». Воротар дебютував у Лізі Жюпіле 4 жовтня 2020 року у гостьовому матчі проти «Брюгге», вийшовши в перерві при рахунку 1:0 на заміну замість травмованого Гендріка Ван Кромбрюгге. Матч закінчився перемогою господарів із рахунком 3:0. На початку сезону 2021/22 років ван Ван Кромбрюгге відновився і Велленройтер втратив місце в основі. В результаті він був відданий в оренду своєму старому клубу «Віллему II» на решту сезону[14]. Велленройтер провів там 31 з можливих 33 ігор чемпіонату та одну кубкову гру і у шести іграх він не пропустив жодного голу.
16 серпня 2022 року перейшов на правах оренди в іншу місцеву команду, в роттердамський «Феєнорд»[15], але тут став дублером Джастіна Бейло. Лише у лютому 2023 року Бейло отримав серйозну травму, завдяки чому німець зумів дебютувати за команду і стати основним воротарем.
.svg){kind=small}
.jpg)
