В 1636 г. (считается годом основания Тамбова) стольнику Роману Боборыкину было поручено построить крепость близ переправы на р. Цна напротив устья р. Тамбов (ныне Лесной Тамбов), на старинной Ордабазарной дороге, связывавшей Москву с Нижним Поволжьем. В грамоте царя Михаила Фёдоровича предписывалось: "... на поле на реке Цна на усть речки Липовица поставить город Тонбов, а в нём устроить служилых всяких людей".
Однако это место оказалось неудобным и город был построен на 20 вёрст ниже по Цне, но с сохранением названия по первоначальному ориентиру реке Тамбов. Название реки дорусское, его объясняют из мордовского томбакс "топкий" или древнефинского tamb "дуб".
В 1647 г. построена система сложных фортификационных сооружений - Тамбовский вал, ставший частью Симбирской засечной черты. Тамбов успешно отразил множество набегов степных кочевников: ногайских татар и калмыков в 1656 и 1660 гг., нападение войск С.Т. Разина в 1670 г., осаду Л. Хохлача (атамана войск К.А. Булавина) в 1706 г. В середине 18 в. Тамбов утрачивает значение военной крепости и развивается как центр аграрного района.
В 1667 г. в Тамбове старцем Иосифом был основан Казанский мужской монастырь. В 1685 г. близ Тамбова епископом Тамбовской епархии Питиримом основан Трегуляев Предтеченский монастырь, в 1690 г. - Вознесенский женский монастырь.
В 1708 г. приписан к Азовской губернии (с 1725 г. - Воронежская губерния), с 1719 г. центр Тамбовской провинции. С 1779 г. - центр Тамбовского наместничества (с 1796 г. Тамбовская губерния).
В 18 в. Тамбов был крупным культурным центром. В 1786-88 гг. главой Тамбовского наместничества был поэт Г.Р. Державин. Он основал театр, типографию, народное училище, положил начало благоустройсту города. В 1787 г. была открыта духовная семинария, в 1825 г. гимназия, в 1830 г. - публичная библиотека. В 1900 г. было образовано музыкальное училище.
С 1860-х гг. действовало уличное освещение, с 1885 г. - водопровод.
В 1856 г. в губернском городе Тамбов Тамбовской губернии насчитывалось 13 церквей, 2553 дома, 143 лавки.
В 1870 г. через Тамбов прошла Рязано-Уральская железная дорога. Город становится крупным центром хлебной торговли, возникают предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, а также небольшие металлообрабатывающие заводы. В 1913 г. на промышленных предприятиях Тамбова было занято около 2.4 тыс. рабочих.
В 1920-21 гг. в городе находился штаб по подавлению восстания крестьян Тамбовской губернии под предводительством А.С. Антонова.
С 1928 г. Тамбов в составе Центральночернозёмной области, с 1934 г. - Воронежской области, с 1937 г. - центр Тамбовской области.
В 1938 г. образованы 3 района: Ленинский, Промышленный и Центральный. 16.04.1940 г. Промышленный район Тамбова преобразован в самостоятельный город Котовск. В 1953 г. снова образован Промышленный район - из частей Центрального и Ленинского районов. В 1959 г. Центральный район Тамбова был упразднён. В 1963 г. создан Советский район Тамбова.
В 1960-х гг. началось интенсивное индустриальное развитие Тамбова.
