1604年1月20日，一群来自一个叫爱乌史特的鞑靼部落使者在其首领托阳诺木带领下来到了莫斯科沙皇鲍里斯戈度诺夫的宫殿里，他们要求将爱乌史特部落移交莫斯科管辖，并且在托米河沿岸修建一座城市抵御他们的强敌吉尔吉斯人和卡尔梅克人的侵袭。

      1604年3月25日，沙皇鲍里斯戈度诺夫派遣以佳富丽娜比塞斯基为首的哥萨克部队从苏尔古特和以瓦西里特尔科夫为首的弓箭部队从托波里斯克出发，带着建筑要塞的任务来到托米河沿岸。在鞑靼人的领土上，他们将附近耕地收为国有，将周围居民登记为沙皇的子民。

      木质结构的托木斯克堡垒被建在了耸立在托米河右岸距鄂比河河口60公里处的复活山的南山脚下，距离乌沙伊卡河注入托米河河口不远。到1604年10月7日，所有的建设工作都已经完成了，这一天被认为是托木斯克的生日（城市日是6月7日，因为秋天的坏天气常常打扰节日的庆祝）。托木斯克成为了主要的军事战略要地，17世纪在托木斯克多次击退游牧民族的袭击，保护了当地居民的安全。

      18世纪，俄罗斯的边境向东和向南大大推进，当地的游牧民族被制服，托木斯克渐渐失去了自己的防御地位。从18世纪中叶一直到苏联时期，托木斯克一直是犯人流放地。这里曾经流放过：伊布拉根 加尼巴勒、加弗里勒 巴泰内科夫、米哈伊尔巴库宁、尼古拉埃德曼、古斯塔夫施佩特、尼古拉克柳耶夫。

      1719年托木斯克被划归到耶尼谢斯基省，1726年划归托波里斯克，在1782年获得托波里斯克总督管辖区的州级城市地位。

      托木斯克市在1944年的时候被确定为托木斯克州的首府 。