Stejně jako Keltové, kteří žili v této oblasti, i Římané nazývali řeku Thamesis. V 16. a 17. století byla Temže důležitou cestou mezi Londýnem a Westminsterem. Cech vodáků převážel Londýňany tam a zpět přívozem. Jeden z nich, John Taylor, vodní básník (1580-1653), popsal řeku v básni.
V 17. a 18. století, v době, kterou někteří nazývají "malou dobou ledovou", Temže v zimě často zamrzala. To vedlo k prvnímu "mrazivému jarmarku" v roce 1607, kdy bylo na řece postaveno stanové městečko se spoustou zvláštních zábav, jako například kuželky na ledě. Naposledy řeka zamrzla v roce 1814. Stavba nového londýnského mostu v roce 1825 možná přispěla k tomu, že řeka nezamrzla: nový most měl méně pilířů než ten starý, což umožňovalo snadnější proudění řeky a zabraňovalo tomu, aby tekla tak pomalu, že v mrazivých zimách zamrzala.
V 18. století byla Temže jednou z nejrušnějších vodních cest na světě, protože Londýn se stal centrem velkého britského impéria. V této době došlo 3. září 1878 na Temži k jedné z nejhorších říčních katastrof v Anglii, když přeplněná výletní loď Princess Alice narazila do hradu Bywell a zabila přes 640 lidí.
Během "velkého zápachu" v roce 1858 bylo znečištění řeky tak velké, že musela přestat zasedat Dolní sněmovna ve Westminsteru. Úřady přijaly návrh stavebního inženýra Josepha Bazalgetta. Ten přesunul odpadní vody na východ řadou propojených stok. Ty se svažovaly k výpustím mimo metropolitní oblast.
S nástupem železniční a silniční dopravy a úpadkem impéria v letech po roce 1945 ztratila řeka na významu. Samotný Londýn již není jako přístav příliš využíván a "londýnský přístav" se přesunul po řece do Tilbury. Temže byla výrazně vyčištěna a do jejích mrtvých vod se vrátil život.
Na začátku 80. let 20. století byla otevřena Temžská bariéra, která má zabránit povodním. Mnohokrát ročně se používá k zastavení škod způsobených vodou v nízko položených oblastech Londýna na horním toku řeky.
Přes Temži vede mnoho mostů a tunelů, například Tower Bridge, London Bridge, Lambeth Bridge a Dartford Crossing.
V září 2011 přeplaval britský komik David Walliams celou řeku v délce 140 mil a získal více než 1 milion liber pro charitativní organizaci Sport Relief. V Den červených nosů lidé plavou Temži pro charitativní účely.
,_Thames_Estuary_-_geograph.org.uk_-_37410.jpg)