Net als de Kelten die in het gebied woonden, noemden de Romeinen de rivier de Theemsis. De Theems was in de 16e en 17e eeuw een belangrijke weg tussen Londen en Westminster. Het gilde van watermannen nam Londenaren met de veerboot heen en weer. Een van hen, John Taylor, de Waterdichter (1580-1653), beschreef de rivier in een gedicht.
In de 17e en 18e eeuw, in een tijd die sommigen de "Kleine IJstijd" noemen, bevroor de Theems vaak in de winter. Dit leidde tot de eerste "Frost Fair" in 1607, met een tentstad aan de rivier met veel vreemd vermaak, zoals ijsbowlen. De laatste keer dat de rivier bevroor was in 1814. De bouw van een nieuwe London Bridge in 1825 heeft er mogelijk toe bijgedragen dat deze niet meer bevroor: de nieuwe brug had minder pijlers dan de oude, waardoor de rivier gemakkelijker kon stromen en niet meer langzaam genoeg kon stromen om in koude winters te bevriezen.
In de 18e eeuw was de Theems een van de drukste waterwegen ter wereld, toen Londen het centrum van het zeer grote Britse Rijk werd. In deze tijd vond een van de ergste rivierrampen in Engeland plaats op 3 september 1878 op de Theems, toen de drukke plezierboot Prinses Alice in het Bywell Castle neerstortte, waarbij meer dan 640 mensen omkwamen.
In de 'Great Stink' van 1858 werd de vervuiling van de rivier zo erg dat het Lagerhuis van Westminster moest stoppen met zitten. De autoriteiten accepteerden een voorstel van de burgerlijk ingenieur Joseph Bazalgette. Hij verplaatste het effluent naar het oosten langs een reeks onderling verbonden riolen. Deze liepen schuin af naar buitenwijken buiten het stadsgebied.
De komst van het spoor- en wegvervoer en het verval van het Rijk in de jaren na 1945 maakten de rivier minder belangrijk dan ze was. Londen zelf wordt niet meer zozeer als haven gebruikt, en de "Port of London" is de rivier afgesleept naar Tilbury. De Theems is sterk gesaneerd en het leven is teruggekeerd naar het dode water.
In het begin van de jaren tachtig werd de Theems Barrier geopend om overstromingen te beheersen. Hij wordt vele malen per jaar gebruikt om de waterschade aan de laaggelegen gebieden in Londen op de rivier te stoppen.
Er zijn veel bruggen en tunnels over de Theems, waaronder de Tower Bridge, London Bridge, Lambeth Bridge en de Dartford Crossing.
In september 2011 zwom een Britse komiek, David Walliams, over de hele 140 mijl lengte van de rivier, waarbij hij meer dan 1 miljoen pond ophaalde voor een liefdadigheidsinstelling genaamd Sport Relief. Op Red Nose Day zwemmen de mensen in de Theems voor het goede doel.
,_Thames_Estuary_-_geograph.org.uk_-_37410.jpg)