Seperti bangsa Celtic yang tinggal di daerah tersebut, bangsa Romawi menyebut sungai ini Thamesis. Sungai Thames merupakan jalan penting untuk pergi antara London dan Westminster pada abad ke-16 dan 17. Persekutuan tukang air membawa warga London bolak-balik dengan kapal feri. Salah satu dari mereka, John Taylor, Penyair Air (1580-1653), menggambarkan sungai ini dalam sebuah puisi.
Pada abad ke-17 dan ke-18, pada masa yang disebut "Zaman Es Kecil", Sungai Thames sering membeku di musim dingin. Hal ini menyebabkan "Frost Fair" pertama pada tahun 1607, dengan kota tenda yang didirikan di sungai dengan banyak hiburan aneh, seperti bowling es. Terakhir kali sungai membeku adalah pada tahun 1814. Pembangunan Jembatan London yang baru pada tahun 1825 mungkin telah membantu menghentikan pembekuan sungai: jembatan baru ini memiliki lebih sedikit pilar daripada yang lama, sehingga memungkinkan sungai mengalir lebih mudah, dan menghentikan alirannya agar tidak mengalir cukup lambat untuk membeku di musim dingin.
Pada abad ke-18, Sungai Thames adalah salah satu jalur air tersibuk di dunia, karena London menjadi pusat Kerajaan Inggris yang sangat besar. Selama masa ini, salah satu bencana sungai terburuk di Inggris terjadi pada tanggal 3 September 1878 di Sungai Thames, ketika kapal pesiar yang penuh sesak, Princess Alice, menabrak Kastil Bywell dan menewaskan lebih dari 640 orang.
Pada 'Great Stink' tahun 1858, polusi di sungai menjadi begitu buruk sehingga House of Commons di Westminster harus berhenti duduk. Pihak berwenang menerima proposal dari insinyur sipil Joseph Bazalgette. Dia memindahkan limbah ke arah timur di sepanjang serangkaian selokan yang saling berhubungan. Selokan-selokan ini miring ke arah pembuangan di luar wilayah metropolitan.
Munculnya transportasi kereta api dan transportasi jalan raya, dan kemunduran Kekaisaran pada tahun-tahun setelah tahun 1945, membuat sungai menjadi kurang penting dari sebelumnya. London sendiri tidak lagi banyak digunakan sebagai pelabuhan, dan "Pelabuhan London" telah pindah ke Tilbury. Sungai Thames telah dibersihkan secara besar-besaran, dan kehidupan telah kembali ke perairannya yang mati.
Pada awal tahun 1980-an, Thames Barrier dibuka untuk mengendalikan banjir. Ini digunakan berkali-kali dalam setahun untuk menghentikan kerusakan air di daerah dataran rendah London di atas sungai.
Ada banyak jembatan dan terowongan yang melintasi Sungai Thames, termasuk Tower Bridge, London Bridge, Lambeth Bridge, dan Dartford Crossing.
Pada bulan September 2011, seorang komedian Inggris, David Walliams, berenang sepanjang 140 mil dari sungai ini, mengumpulkan lebih dari 1 juta poundsterling untuk sebuah badan amal bernama Sport Relief. Pada Hari Hidung Merah, orang-orang berenang di Sungai Thames untuk amal.
,_Thames_Estuary_-_geograph.org.uk_-_37410.jpg)