塘厦具有悠久的历史。早在2000 多年前，先民们就在这里渔猎耕种，繁衍生息。
宋代，塘头厦已形成村落，人们傍石马河搭舍而居。宋末，由于中原战乱频繁，河南、陕西一带的汉族人纷纷南下珠玑巷，部分民众辗转移居塘厦，至清末共有3020 户，10120人，并逐渐形成黄、李、罗、刘、赵、叶、林7 大姓氏家族。
明代，塘头厦属东莞县归城乡第七都，塘厦圩为都府所在地。万历元年，今塘厦境分属新安、东莞两县管辖；清乾隆十九年，复将分属新安县的土地划归东莞，统属石龙戍厅管辖。民国初期，塘厦为东莞县第四区区公所驻地；1934 年，塘厦圩设乡，为塘厦建立乡政权之始。建国后，塘厦地区先后设立区、乡政府和人民公社管理委员会，1987年4月改称为镇。
塘厦人民具有光荣的革命传统。1925 年，中共党员李二璋回到家乡，深入农村宣传马列主义，发展党组织，并成立塘厦第一个农会——林村农会。不久，他又组织成立农民自卫军，发动起义，把国民政府第四区区长李定汗赶走，打响了农民起义的第一枪。1938 年2 月，中共塘（厦）清（溪）区委成立，次年5 月，塘厦第一个党支部——大坪村党支部成立。从此，塘厦人民在中国共产党的领导下，与日本侵略者和国民党反动派展开英勇卓绝的斗争，尤其在解放战争时期，塘厦民众积极配合东江纵队游击队，奋起反击国民党反动派的进攻，塘厦先后有100 余名优秀儿女参加革命，并有50 余名血洒疆场，谱写了一曲英勇壮歌。
中华人民共和国成立后，塘厦相继进行了土地改革、人民公社化运动，彻底废除了封建土地制度。之后，广大人民又积极投身于史无前例的社会主义革命和社会主义建设，并取得了一系列成就。期间，虽然经历了“大跃进”、“文化大革命”等曲折，但由于广大人民群众的积极努力，国民经济仍有较大发展。中共十一届三中全会后，塘厦抓住先机，大力发展外向型经济，并以其优良的投资环境、优质的行政服务，赢得了广大投资者的青睐，聚集了一大批海内外优秀人才、资金和技术。到2007年，塘厦镇先后实现了从传统农业向商品农业、从农业社会向工业社会、从农村向城市三个转变的大跨越，使全镇社会、经济和各项事业都有了巨大进步。