Már az őskorban is lakott volt kedvező fekvése miatt, mivel árvíz esetén is megmaradtak a lakóházak. A községet először 1368-ban Nagy Lajos király ceglédi adománylevele említi, Thozegh alakban. Neve két részből összetett, előtagja: tó urali, utótagja: szeg ugor eredetű. Valószínű magyar eredetű település, kedvező fekvése miatt a honfoglalók igen korán megszállták, és attól kezdve folyamatosan lakott. Ezt bizonyítják az oklevelekben szereplő gyakori névelőfordulások.

A 15. században valószínűleg a Wesseni (Vezsenyi) család birtoka, melyet 1466-ban Mátyás király Kinizsi Pálnak adományoz. Világi birtokosai a 16. században gyakran cserélődtek. A török kor kezdetétől 1578-ig Werbőczy-birtok. A török hódoltság alatt a budai handzsákhoz tartozik. Ebben az időben püspöki mezőváros, amit a reformációra való áttérés miatt elveszít. A 16. század második felében erősödik a reformáció hatása, a két gyülekezet Alvég és Felvég falurészekben különül el. A 18. század elején jelentős számú új betelepülő érkezik a faluba, akik hagyományukat, mesterségüket is magukkal hozzák, például a mezőtúriak a fazekasságot.

Tószeg Kelet-Európa legelső megvizsgált bronzkori telepét, a Laposhalmot mondhatja magáénak, amit a népnyelv "Kucorgó" névre keresztelt át. A Laposhalom régészeti feltárása 1876-ban indult és több ütemben történt. A talált leletek szerepelnek a londoni British Múzeum, a szolnoki Damjanich János Múzeum és a helyi múzeum állandó kiállításán. A Damjanich Múzeum legérdekesebb tószegi lelete egy mamutagyarból faragott pohár, mely 1960-ban került elő a Tisza medréből.

1700-ban már pecsétje volt a településnek, ami sajnos elveszett a 2. világháborúban.

Magyarország történetének jelentős eseményei Tószeg történetében is meghatározó szereppel bírnak. Az 1700-as évek eleji Rákóczi-szabadságharc eseményei a falu területét is elérték, és az itt élők is kivették részüket a harcokból. Az 1848-49-es forradalom és szabadságharc idején 94 nemzetőr állítására kötelezték a települést. Tószeg határában ütköztek meg a császári csapatok a Szolnokot védő Damjanich János tábornok vezette sereggel. 1912-ben, a katolikus temetőben honvéd-emlékművet avattak. 1896-ban Kossuth Lajos mellszobrát a fia, Kossuth Ferenc avatta fel a község piac terén. Ez a szobor a negyedik legrégibb Kossuth-szobor Magyarországon, melynek másolata napjainkban az iskola melletti parkban látható.

Az 1. világháborúban 1320 tószegit soroztak be, közülük 126-an sosem tértek haza. 1925-ben az 1. világháborúban hősi halált halt tószegi katonáknak emléket állító szobrot lepleztek le a jelenlegi óvoda előtti téren.

A 2. világháború 124 tószegi áldozatot követelt, emlékükre 1990-ben emlékoszlopot állítottak a vasútállomással szemközti emlékparkban. A harcok a települést is érintették, alig volt épület, amelyet lövés ne ért volna.

Az 1956-os forradalom és szabadságharc emlékét őrzi a 2004. október 23-án, az SZSZK falán felavatott emléktábla is.