多摩郡天沼村，寛永12年（1635年），为日枝神社领地。1889年（明治22年）町村制施行，天沼村与高圆寺村、马桥村、阿佐谷村、田端村、成宗村合併为东多摩郡杉并村（后丰多摩郡杉并町）。「天沼」为杉并村大字。1932年，杉并町、和田堀町、井荻町、高井户町编入东京市，成立杉并区，杉并町大字天沼成立天沼一～三丁目。1965年1月1日实施住居表示，（旧）天沼三丁目成立本天沼，（旧）天沼一、二丁目重编为现在的天沼一丁目至三丁目。
地名由来.「天沼」的地名传闻来自于现在天沼三丁目的辩天