Ursprungsbevölkerung in der Oblast sind finno-ugrische Völker, aus denen dann die Mordwinen entstanden. Bereits vor dem 13. Jahrhundert zogen einzelne slawische Siedler zu. Doch eine planmäßige russische Besiedlung setzte erst im frühen 17. Jahrhundert ein. Zur Abwehr der Nomadenvölker, vor allem der Tataren, wurden Wehrsiedlungen gegründet. So entstanden 1635 respektive 1636 die Städte Koslow (heute Mitschurinsk) und Tambow. Verwaltet wurde es als Koslowski Ujesd (Gebiet Koslow) als Teil des Zarentums Russland. 1708 wurde die Region Teil des neu geschaffenen "Gouvernements Asow". Im Jahre 1719 wurde das Gebiet in Provinz Tambow umbenannt. Es bildete bis 1725 eine von fünf Provinzen innerhalb des Gouvernements. Nach dessen Auflösung war es Bestandteil des "Gouvernements Woronesch". 1779 entstand dann die eigenständige "Statthalterschaft (auch Vizekönigreich genannt) Tambow". Aus dieser wurde 1796 das Gouvernement Tambow. Dieses bestand bis 1928. Im Russischen Bürgerkrieg war es 1920 bis 1922 Aufstandsgebiet der Tambow-Rebellion. Vom 14. Mai 1928 bis zum 13. Juni 1934 war es Bestandteil der "Zentralen Schwarzerde Oblast", von 1934 bis zum 27. September 1937 der Oblaste Woronesch und Samara. Im heutigen Umfang entstand es am 4. Februar 1939, als sich die heutige Oblast Pensa von Tambow abspaltete.