Л. І. Тимчук – однин із розробників нового напрямку цифрової гуманістичної педагогіки – використання цифрових наративів в освіті. Наукові інтереси: впровадження інноваційних технологій навчання у формальній та неформальній освіті; розвиток педагогічної майстерності педагога; надання психолого-педагогічної підтримки постраждалим внаслідок військового конфлікту в Україні.

Автор більше 60 наукових публікацій, які включають як одноосібні, так і колективні зарубіжні монографії у співавторстві з іншими науковцями, навчальні посібники та інші науково-методичні праці. Основні праці: «Цифрові наративи в навчанні майбутніх магістрів освіти: історія, реалії, перспективи розвитку : монографія», «Creative usage ICT in the training of future teachers: designing, modeling, and teaching techniques of digital narratives», «Dziecko wybitne uzdonione w domu i szkole: monografia zbiorowa», «Globalne і regionalne konteksty w edukacji wczesnoszkonej: monografia zbiorowa», «Прогностично-профорієнтаційна робота вчителя початкових класів», «Розвиток медіа-компетентностей учителів у сучасному інформаційному суспільстві: польський досвід», «Формування інформаційно-комунікаційних компетентностей у контексті євроінтеграційних процесів створення інформаційного освітнього простору : посібник» та ін.