En la carta se menciona al apóstol Pablo como su autor (cap. 1: 1). El apóstol presenta a Timoteo como a uno de sus colaboradores (cap. 1: 1; 2: 19), y se refiere a su encarcelamiento (cap. 1: 7) y a su anterior predicación en Macedonia (cap. 4: 15) de una manera completamente natural y en armonía con lo que se sabe de la vida de Pablo.
La iglesia primitiva unánimemente reconoció que esta carta era de Pablo.
El primer testimonio extrabíblico en cuanto a la paternidad literaria paulina de esta epístola, proviene de Policarpo, líder y mártir cristiano de mediados del siglo II.
La evidencia en cuanto a la paternidad literaria de Pablo es tan manifiesta, que hay pocos motivos para ponerla en duda.