Segern var Timrås femte på de senaste sex matcherna, och femte raka segern på hemmaplan.
Timrå tog ledningen efter åtta minuters spel, genom Anton Lundmark på pass av Maximilian Eisenmenger. Efter 6.50 i andra perioden gjorde Timrå 2-0 genom Anton Wedin.
Skellefteå reducerade dock till 2-1 genom Marcus Eriksson efter 14.45 av perioden. Timrå utökade ledningen igen genom Filip Hållander efter 15.20 i tredje perioden och kom allt närmare segern.
Skellefteå reducerade dock till 3-2 genom Rickard Hugg när bara fyra minuter återstod att spela, och skapade spänning i slutet av matchen.
Timrå kunde dock avgöra till 4-2 med 22 sekunder kvar av matchen genom Anton Lander.
Timrås Filip Hållander stod för ett mål och två assists.
För Timrå gör resultatet att laget nu ligger på tredje plats i tabellen, medan Skellefteå är på andra plats.
På torsdag 17 oktober 19.00 spelar Timrå borta mot Frölunda, och Skellefteå hemma mot Brynäs.