Podobnie jak Celtowie, którzy mieszkali w tej okolicy, Rzymianie nazywali rzekę Tamizę. Tamiza była ważną drogą między Londynem a Westminsterem w XVI i XVII wieku. Gildia wodniaków zabierała Londyńczyków promem tam i z powrotem. Jeden z nich, John Taylor, Poeta Wodny (1580-1653), opisał rzekę w wierszu.
W XVII i XVIII wieku, kiedy to niektórzy nazywają to "Małą Epoką Lodowcową", Tamiza często zamarzała w zimie. Doprowadziło to do pierwszego "Jarmarku Mroźnego" w 1607 roku, w którym nad rzeką rozstawiono namiotowe miasto z mnóstwem dziwnych rozrywek, takich jak kręgle lodowe. Ostatni raz rzeka zamarła w 1814 roku. Budowa nowego mostu londyńskiego w 1825 r. mogła pomóc w powstrzymaniu jej zamarzania: nowy most miał mniej filarów niż stary, dzięki czemu rzeka mogła płynąć łatwiej, a jej przepływ był na tyle powolny, że zamarzała w mroźne zimy.
W XVIII wieku Tamiza była jedną z najbardziej ruchliwych dróg wodnych na świecie, ponieważ Londyn stał się centrum bardzo dużego Imperium Brytyjskiego. W tym czasie jedna z najgorszych katastrof rzecznych w Anglii miała miejsce 3 września 1878 r. na Tamizie, kiedy zatłoczony statek wycieczkowy Princess Alice rozbił się na zamku Bywell, zabijając ponad 640 osób.
W "Wielkim Smrodzie" z 1858 roku zanieczyszczenie rzeki stało się tak duże, że Izba Gmin w Westminsterze musiała zrezygnować z zasiadania. Władze przyjęły propozycję inżyniera budowlanego Josepha Bazalgette. Przesunął on ścieki na wschód wzdłuż szeregu połączonych ze sobą kanałów. Kanały te są nachylone w kierunku odpływów poza obszar metropolitalny.
Nadejście transportu kolejowego i drogowego oraz upadek imperium w latach po 1945 r. sprawiły, że rzeka stała się mniej ważna niż była. Sam Londyn nie jest już używany jako port, a "Port of London" przeniósł się w dół rzeki do Tilbury. Tamiza została znacznie oczyszczona, a życie powróciło do swoich martwych wód.
Na początku lat 80-tych otwarto zaporę na Tamizie w celu kontrolowania powodzi. Jest ona wykorzystywana wiele razy w roku, aby powstrzymać szkody wodne w nisko położonych obszarach Londynu w górę rzeki.
Na Tamizie znajduje się wiele mostów i tuneli, w tym Tower Bridge, London Bridge, Lambeth Bridge i Dartford Crossing.
We wrześniu 2011 roku brytyjski komik, David Walliams, przepłynął całą 140-milową rzekę, zbierając ponad milion funtów na cele charytatywne o nazwie Sport Relief. W Dniu Czerwonego Nosa, ludzie pływają po Tamizie na cele charytatywne.