Według zapisków w roku 1336 Jan z Głogowa otrzymał wieś od Małgorzaty, wdowy po Piotrze z Głogowa. Następnym jej właścicielem stał się w 1352 r. Ernko ze Złotoryi, a od 1385 do sekularyzacji w 1810 - wrocławscy misjonarze od Świętego Krzyża. W roku 1795 mieszkały tu 144 osoby, zajmujące się głównie uprawą warzyw na potrzeby Wrocławia, zamieszkałe w 21 domach; w 1845 r. liczba mieszkańców wynosiła już 230. Od przełomu XIX i XX wieku na terenie dzisiejszego Tarnogaju funkcjonuje gazownia (obecnie pod nazwą Dolnośląskie Okręgowe Zakłady Gazownicze), zaopatrująca miasto. 12 marca 1933 r. naziści uruchomili na Tarnogaju pierwszy w III Rzeszy obóz koncentracyjny KZ Dürrgoy dla więźniów politycznych, który jednak zamknięto już jesienią tego samego roku. Podczas oblężenia "Festung Breslau" w 1945 r. zacięte walki na tym terenie spowodowały znaczne zniszczenia (m.in. przestał istnieć znajdujący się tu od średniowiecza młyn).