Er wurde in Delitzsch bei Leipzig geboren und studierte Malerei in Leipzig und Paris.
Bereits 1901 trat er mit Arbeiten fürs Buch an die Öffentlichkeit und entwickelte sich in den Folgejahren vom Illustrator zum Buch- und Schriftgestalter. Er arbeitete vorrangig für den Insel-Verlag und den Fischer-Verlag. Seine zahlreichen Schriften wurden von der Schriftgieflerei Karl Klingspor in Offenbach geschnitten und herausgegeben.

1907 gründete er mit Carl Ernst Poeschel mit der Januspresse die erste deutsche Privatpresse nach englischem Vorbild. Bereits 1903 wurde Walter Tiemann als Lehrer an die damalige Königliche Akademie für graphische Künste und Buchgewerbe in Leipzig (die heutige Hochschule für Grafik und Buchkunst) verpflichtet. Einer seiner bekanntesten Schüler war Jan Tschichold, der zu den wichtigsten Vertretern moderner Typografie im 20.Jahrhundert gehörte.

Zwischen 1920 und 1941 war Walter Tiemann Direktor der Akademie in Leipzig, die unter seiner Leitung als buchkünst-
lerisches Spezialinstitut Weltgeltung erreichte. Er wurde nach dem 2.Weltkrieg noch einmal für einige Monate mit der Leitung der Schule betraut und setzte sich in den ihm verbleibenden Lebensjahren für eine an klassischen Vorbildern orientierte Buchgestaltung ein.