Όπως και οι Κέλτες που ζούσαν στην περιοχή, οι Ρωμαίοι αποκαλούσαν τον ποταμό Thamesis. Ο Τάμεσης ήταν ένας σημαντικός δρόμος για τη μετάβαση μεταξύ του Λονδίνου και του Ουέστμινστερ κατά τον 16ο και 17ο αιώνα. Η συντεχνία των ναυτικών μετέφερε τους Λονδρέζους μπρος-πίσω με πλοίο. Ένας από αυτούς, ο Τζον Τέιλορ, ο Ποιητής του Νερού (1580-1653), περιέγραψε τον ποταμό σε ένα ποίημα.
Τον 17ο και 18ο αιώνα, σε μια εποχή που ορισμένοι αποκαλούν "Μικρή Εποχή των Παγετώνων", ο Τάμεσης συχνά πάγωνε τον χειμώνα. Αυτό οδήγησε στο πρώτο "παγωμένο πανηγύρι" το 1607, με μια πόλη με σκηνές που στήθηκε στον ποταμό με πολλές παράξενες διασκεδάσεις, όπως το παγωμένο μπόουλινγκ. Η τελευταία φορά που ο ποταμός πάγωσε ήταν το 1814. Η κατασκευή μιας νέας γέφυρας του Λονδίνου το 1825 μπορεί να βοήθησε στο να μην παγώσει: η νέα γέφυρα είχε λιγότερους πυλώνες από την παλιά, επιτρέποντας στον ποταμό να ρέει πιο εύκολα και σταματώντας τον από το να ρέει αρκετά αργά ώστε να παγώσει τους κρύους χειμώνες.
Μέχρι τον 18ο αιώνα, ο Τάμεσης ήταν μια από τις πιο πολυσύχναστες πλωτές οδούς του κόσμου, καθώς το Λονδίνο έγινε το κέντρο της πολύ μεγάλης Βρετανικής Αυτοκρατορίας. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου μια από τις χειρότερες ποτάμιες καταστροφές στην Αγγλία έλαβε χώρα στις 3 Σεπτεμβρίου 1878 στον Τάμεση, όταν το πολυσύχναστο πλοίο αναψυχής Princess Alice προσέκρουσε στο Κάστρο Bywell σκοτώνοντας πάνω από 640 ανθρώπους.
Κατά τη "Μεγάλη Βρώμα" του 1858, η ρύπανση του ποταμού έγινε τόσο σοβαρή που η Βουλή των Κοινοτήτων στο Westminster αναγκάστηκε να σταματήσει να συνεδριάζει. Οι αρχές αποδέχθηκαν μια πρόταση του πολιτικού μηχανικού Joseph Bazalgette. Μετέφερε τα λύματα προς τα ανατολικά κατά μήκος μιας σειράς διασυνδεδεμένων υπονόμων. Αυτοί είχαν κλίση προς τις αποχετεύσεις εκτός της μητροπολιτικής περιοχής.
Ο ερχομός των σιδηροδρομικών και οδικών μεταφορών και η παρακμή της αυτοκρατορίας στα χρόνια μετά το 1945 κατέστησαν τον ποταμό λιγότερο σημαντικό από ό,τι ήταν. Το ίδιο το Λονδίνο δεν χρησιμοποιείται πλέον ως λιμάνι, και το "λιμάνι του Λονδίνου" μεταφέρθηκε κάτω από τον ποταμό στο Tilbury. Ο Τάμεσης έχει καθαριστεί σε μεγάλο βαθμό και η ζωή έχει επιστρέψει στα νεκρά νερά του.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1980, άνοιξε το φράγμα του Τάμεση για τον έλεγχο των πλημμυρών. Χρησιμοποιείται πολλές φορές το χρόνο για να σταματήσει τις ζημιές από το νερό στις χαμηλές περιοχές του Λονδίνου πάνω από τον ποταμό.
Υπάρχουν πολλές γέφυρες και σήραγγες που διασχίζουν τον Τάμεση, όπως η Tower Bridge, η London Bridge, η Lambeth Bridge και το Dartford Crossing.
Τον Σεπτέμβριο του 2011 ένας Βρετανός κωμικός, ο David Walliams, κολύμπησε σε όλο το μήκος των 140 μιλίων του ποταμού συγκεντρώνοντας πάνω από 1 εκατομμύριο λίρες για τη φιλανθρωπική οργάνωση Sport Relief. Την Red Nose Day, οι άνθρωποι κολυμπούν στον Τάμεση για φιλανθρωπικό σκοπό.
,_Thames_Estuary_-_geograph.org.uk_-_37410.jpg)