Юрий Сергеевич Филимонов родился 29 мая 1934 года в Москве.
Окончил режиссерский факультет ГИТИС (1957).
В сезон 1957-1958 г. был главным режиссёром Минского театра миниатюр.
В 1957-1960 — режиссёр на радио (отдел сатиры и юмора «Веселый спутник»).
Выступать на эстраде начал сразу по окончании институтата, читал рассказы, придавая литературным персонажам речевую характеристику своих знакомых, затем перешел к исполнению пародий. В репертуаре Филимонова были «портреты» А.Райкина, В.Солоухина, С.Михалкова, М.Жарова, К.Симонова, Н.Черкасова, С.Маршака, М.Светлова, Р.Гамзатова, Л.Утесова, Г.Отса, И.Набатова, Г.Ярона, Э.Пьехи и др. Стихотворные тексты пародий писал сам.
В создании «портретов» пользовался приемом шаржа. Не перевоплощаясь в пародируемого, минимально используя мимику и жест, Филимонов добивался характерности персонажа в основном через тембровую окраску голоса.
В 1980 году совместно с артистом А.Горяченковым создал номер - «Портреты современников», где пародии Филимонова сопровождались показом портретов теней. Филимонов ставил спектакли, преподавал в ГИТИС с 1961 года, c 1991 г. - профессор.
Юрий Сергеевич - Заслуженный артист РСФСР (1986). Заслуженный деятель искусств РФ (1994). Лауреат Всесоюзного конкурса артистов эстрады (1958).
Скончался 6 сентября 2001 года.