בשנת 2007, בראון קיבל השתלת מח עצם מתורם שהיה חסין ל-HIV. הוא עבר את ההשתלה בעיקר על מנת להילחם בלוקמיה. כתוצאה מהחסינות הגנטית של התורם, בראון הפך לאדם הראשון בעולם שהבריא מ-HIV. השתלת מח עצם נוספת מאותו התורם עזרה לבראון להחלים מהלוקמיה. תחילה הוא נקרא בשם הבדוי "המטופל מברלין", אך בשנת 2010 החליט בראון לחשוף את זהותו. הוא נותר ללא HIV בשארית ימי חייו.
באמצע חודש ספטמבר, קיבל בראון את החדשות הקשות שסרטן הלוקמיה שלו חזר ונותר לו זמן קצר לחיות. ב-29 בספטמבר, בראון נפטר בגיל 54, בנוכחות בן זוגו וחבריו. בן זוגו כתב בפייסבוק: "התברכתי בלחלוק חיים יחד איתו, אבל אני שבור מכך שהגיבור שלי איננו. טים היה האדם המתוק ביותר בעולם וזכרונו ימשיך איתנו. תחגגו את חייו ואמצו תקווה".
מאז שהחלים טימותי ריי בראון מ-HIV, אדם נוסף שחי עם הוירוס החלים ממנו באותו באופן. שמו אדם קסטילייג'ו.