תימידין קינאז (אנגלית: Thymidine Kinase או TK) הוא אנזים המזרז את תגובת הזרחון של הנוקלואוזיד תימידין. שמו המלא מעיד על תפקידו כאנזים מזרחן - אנזים קינאז: 2'-דיאוקסיתימידין קינאז, ATP-תימידין-5'-פופספוטרנפראז. האנזים מצוי ברוב התאים החיים. בתאי יונקים הוא מופיע בשתי צורות, TKI וTKII. נגיפים מסוימים נושאים מידע גנטי הנחוץ לביטויו. תימידין קינאז מזרז את תגובת הזרחון: Thd + ATP = TMP + ADP, שבה Thd פירושו דיאוקסיתימידין, ATP הוא אדנוזין 5'-טריפוספט, TMP הוא דיאוקסיתימידין 5'-פוספט ו־ADP הוא אדנוזין 5'-דיפוספט. לתימידין קינאז תפקיד מפתח בייצור DNA וברבייה תאית, בהיותו חלק משרשרת תגובה שבה מוכנס דיאוקסיתימידין ל-DNA. דיאוקסיתימידין מצוי בנוזלי גוף כתוצאה מהתפרקות של DNA מהמזון ומתאים מתים. תימידין קינאז דרוש לפעולתן של תרופות אנטי־ויראליות רבות. הוא משמש לברירת שורות תאי היברידומה בייצור נוגדנים מונוקלונליים.