Thallium ble oppdaget i 1861 av den britiske kjemikeren William Crookes. Han arbeidet med spektroskopiske undersøkelser av tellur i rester fra svovelsyre-produksjon da han oppdaget de lysegrønne spektrallinjene fra thallium. I 1862 isolerte både Crookes og Claude-Auguste Lamy metallet uavhengig av hverandre.