Im Stadtnamen vereinigen sich erstmalig die im 13. Jh. erwähnten damals eigenständigen Dörfer Tambach und Dietharz. Der ältere Ort ist nach den bis jetzt bekannten Urkunden Dietharz.

Schon im Mittelalter zogen Wege und Straßen durch die Tambacher Mulde über den Kamm des Gebirges. Die wohl älteste in die Mulde führende Straße ist vermutlich der als "magna strata", d. h. "große Straße" bekannte Verkehrsweg zwischen Frankfurt und Leipzig. Dieser führte hier, von Altenbergen über den Bromacker kommend, über den Schweinshög bis zur Apfelstädt. Der Richtung Dietharz ziehende Teil hieß "communis strata", also "Gemeinstraße", auch "strata publica", "öffentliche Straße". Er ist der vermutlich älteste Passübergang in unserem Gebiet.

Auch durch einige bekannte Personen aus der Geschichte wurde Tambach-Dietharz bekannt, wie zum Beispiel Martin Luther, der wegen einer schweren Erkrankung in Tambach rasten musste. Als Erinnerung an edn Besuch des Reformators wurde 1717 der Dambachsborn in "Dr. Martin Lutherbrunnen" umbenannt. Desweiteren befindet sich Gedenkstein vor dem Haus in dem er übernachtete und der Name der Kirche erinnert an seinen Aufenthalt.

Im Jahre 1919 schlossen sich Tambach und Dietharz zusammen.

Tambach-Dietharz bekam das Stadtrecht und gab sich 1925 ein neues Stadtsiegel.