История города Тюкалинска начинается с 1759 года, когда был основан Тюкалинский станец (почтовый полустанок). Основателем Тюкалинска считается Я.Уксусников с командой, которые построили почтовую избу с него и начался Тюкалинск. Инженер-поручик Бутенев размечал дорогу от Абацкой до Чернолуцкой слободы, не только определил место, но и в 1758 году спроектировал вдоль реки Тюкалки деревню на 30 дворов.
Наиболее вероятная версия происхождения наименования — от названия реки Тюкала, через которую пролегал тракт. «TÜKAL» в переводе с древнетюркского «полный, совершенный».
В 1763 году, когда южная ветка Сибирского тракта была проложена на юге от Табольска на восток Росии, Тюкалинскому станцу был присвоен статус слободы. В 1770 году здесь было 77 дворов.
В 1822 году в составе Тобольской губернии был создан Тюкалинский округ, а Тюкалинская слобода стала городом Тюкалинском.
В 1838 году Тюкалинск переведён за штат, присоединён к Омскому округу.
С 1878 года - вновь окружной город. С 1888г. вместо Тюкалинского округа образуются полные или частично современные 16 районов: Омский, 6-Новосибирских, Абатский район Тюменской области. К середине XIX века в городе имелись 3 кожевенных, 1 салотопный и 6 мыловаренных заводов, мельницы, кузницы, мастерские по изготовлению и ремонту транспортных средств и сбруи. В 1856 году насчитывалось 2 церкви, 242 дома, 20 лавок.
Тюкалинск находился на перекрестке Московско-Сибирского тракта и путей, идущих из города Тары в Казахстан и Среднюю Азию, благодаря чему он был важным торговым центром. В городе проводились четыре ярмарки: Алексеевская, Тихвинская, Сергиевская и Михайловская, на которых шла оживленная торговля хлебом, мясом, кожами, пушниной, крупным рогатым скотом, лошадьми.
В конце XIX века в городе имелись городское и женское приходское училища, церковно-приходская школа, почтово-телеграфная контора, городской банк, аптека, 2 врача, ветеринар, повивальная бабка, городская больница при тюрьме, военный лазарет, приемный покой, камера мирового судьи 1 участка Тюкалинского уезда.
В начале XX века в городе действовали 27 фабрик и заводов, в том числе маслодельные. Самой крупной в городе была маслодельня купца Носкова, работавшая на конной тяге. В 1903 году в Тюкалинске открыта контора по экспорту сливочного масла за границу (в Германию, Англию, Швецию).
С проведением Транссибирской железнодорожной магистрали и особенно железной дороги Екатеринбург-Тюмень-Омск (1911 год), которые миновали город Тюкалинск, Сибирский тракт, а вместе с ним и город, утратили былое транспортное и торговое значение.
В 1914 году в Тюкалинске насчитывалось 584 дома. В городе была крупная тюрьма, он использовался и как место ссылки.
Тюкалинский район в современных границах основан 24 сентября 1924 года согласно постановлению Сибревкома № 43/1021.
В 1930-х годах введены в действие маслозавод, райпромкомбинат, хлебоприемные пункты. В 1950-60-е годы в Тюкалинске появились подразделения "Омскцелинстроя", "Сельхозводстроя", "Межколхозстроя", позднее - заводы железобетонных изделий, асфальтовый и кирпичный, трест "Межрайгаз", районное объединение "Сельхозхимия". Были построены и введены в действие пищекомбинат, хлебозавод, мясокомбинат, нефтебаза, дизель-электростанция и другие предприятия.
29 ноября 1979 года Тюкалинск получил статус города областного подчинения.