和生活在这一地区的凯尔特人一样,罗马人也把这条河称为泰晤士河。在16、17世纪,泰晤士河是伦敦和威斯敏斯特之间的重要通道。水手公会用渡船载着伦敦人来回穿梭。其中,水诗人约翰-泰勒(1580-1653)在一首诗中描述了这条河。
在17、18世纪,有人称之为"小冰河时代"的时候,泰晤士河在冬天经常结冰。这导致了1607年的第一次"冰霜集市",在河边搭起了帐篷城,有很多奇特的娱乐项目,比如冰上保龄球。最后一次河面结冰是在1814年。1825年建造的新伦敦桥可能有助于阻止它结冰:新桥的桥柱比旧桥少,使河水更容易流动,并阻止它在寒冷的冬天缓慢流动而结冰。
到了18世纪,泰晤士河是世界上最繁忙的水道之一,因为伦敦成为非常大的大英帝国的中心。在此期间,1878年9月3日泰晤士河上发生了英国最严重的一次河难,当时拥挤的游船"爱丽丝公主号"撞向拜威尔城堡,造成640多人死亡。
在1858年的"大臭"中,河水污染严重,以至于威斯敏斯特的下议院不得不放弃开会。当局接受了土木工程师Joseph Bazalgette的建议。他将污水沿着一系列相互连接的下水道向东移动。这些下水道向都会区以外的排污口倾斜。
铁路运输和公路运输的到来,以及1945年后帝国的衰落,使这条河的重要性大不如前。伦敦本身已经不怎么用作港口了,"伦敦港"也顺着河道搬到了蒂尔伯里。泰晤士河得到了极大的清理,死水也恢复了生机。
20世纪80年代初,泰晤士河堤坝被打开,以控制洪水。它每年多次被用来阻止水对伦敦河上游低洼地区的破坏。
横跨泰晤士河的桥梁和隧道很多,包括塔桥、伦敦桥、兰贝斯桥和达特福德口岸。
2011年9月,英国喜剧演员大卫-沃利亚姆斯(David Walliams)游完了全长140英里的泰晤士河,为一个名为"运动救济"的慈善机构筹集了100多万英镑。在"红鼻子日",人们为了慈善而游泰晤士河。