Д-р Теодосий Витанов е роден на 1 юни 1861 г. в гр. Трявна в род известен с многото си иконописци, работили активно от средата на XVIII до тридесетте години на XX век. Средното си образование завършва в Габровската гимназия /1884/. През 1890 г. завършва медицина в Киев като български стипендиант. Завръща се в България и работи като околийски лекар в Трявна. В последствие през 1901 г. е назначен за ординатор във Видинската болница и неколкократно е неин управител /главен лекар/ – 1894-1895, 1899-1900, 1901-1905, 1912, 1913-1917, 1919-1920. През 1908-1912 г. и 1920-1922 г. работи в Дирекция на народното здраве в София. Участва като лекар в Балканската, Междусъюзническата и Първата световна война.
Теодосий Витанов е издател и автор на месечното медицинско списание “Медицинска беседа“, което започва да излиза през 1994 г. във Видин и в което са публикувани над 500 негови статии, предимно със здравно-просветно съдържание. Същата година участва в Учредителния конгрес на Съюза на българските журналисти редом с делегати като Иван Вазов, Михалаки Георгиев /виж отделна статия/, Кръстьо Кръстев, проф. Иван Шишманов /виж отделна статия/, Антон Страшимиров /виж отделна статия/ и др. През 1896 г. изготвя законопроект за първия закон за аптеките в България, внесен за обсъждане от Найчо Цанов в Народното събрание. От 1922 г. до смъртта си през 1930 г. издава и седмичника „Здравна просвета“.
Една своя статия през 1899 г. той завършва с думите „Дано дочакам деня, когато нашите държавни мъже, нашите политически партии започнат да се надпреварват един други кой повече полза да принесе на народа си, а не кой повече да го краде, както е било досега“.
Теодосий Витанов е избран за дописен /1898/ и за редовен /1902/ член на Българското книжовно дружество /днес Българска академия на науките/.
Умира на 21 февруари 1930 г. в София.
Видинската художествена галерия притежава в своя фонд портрета на Теодосий Витанов, рисуван през 1924 г. от проф. Борис Митев.
От 2000 г. тревненската болница носи името МБАЛ „Д-р Теодосий Витанов“ ЕООД.