Ο Θεόφιλος Παπαδημητρίου έχει πτυχίο από το Τμήμα Μαθηματικών του ΑΠΘ (1996), Μεταπτυχιακό από το Πανεπιστήμιο Nice Sophia-Antipolis (1996) και διδακτορικό από την Πολυτεχνική Σχολή του ΑΠΘ (2000).

Είναι μέλος ΔΕΠ του Τμήματος Οικονομικών Επιστημών του ΔΠΘ από το 2002. Ο κύριος Παπαδημητρίου έχει συγγράψει περισσότερα από 120 επιστημονικά άρθρα σε ξένα επιστημονικά περιοδικά, ανακοινώσεις σε συνέδρια και κεφάλαια βιβλίων, έχει υπηρετήσει ως επιστημονικά υπεύθυνος ή μέλος σε πολλά ερευνητικά προγράμματα. Αποτελέσματα της έρευνας του, έχει προσκληθεί να παρουσιάσει στο Πανεπιστήμιο του Michigan, στο Πανεπιστήμιο Temple της Philadelphia, στο Πανεπιστήμιο του Στρασβούργου και στην Κεντρική Τράπεζα της Ευρώπης. Υπήρξε guest editor μαζί με τον καθηγητή Περικλή Γκόγκα στο τεύχος με θέμα “Machine Learning in Economics and Finance” του επιστημονικού περιοδικού Computational Economics. Με την ομάδα του έχει δημιουργήσει καινοτόμες μεθοδολογίες όπως είναι το Threshold-Minimum Dominating Set και ακριβή προγνωστικά μοντέλα όπως αυτό για την τραπεζική χρεωκοπία που εξακολουθεί να έχει την κορυφαία επίδοση στον κόσμο. Τα ερευνητικά ενδιαφέροντα του είναι η Μηχανική Μάθηση, τα Σύνθετα Δίκτυα και η Ανάλυση Δεδομένων.