На территории Тайшета издревле проживали тюркоязычные племена кетов. Они дали название реке — Тайшетка (в переводе «тай» — холодный, «шет» — река, вода).В феврале 1891 года было принято решение о строительстве Великой Сибирской железной дороги. Одним из ее участков стал Тайшетский. Первоначально строительством руководил Михаил Придонов, а в начале 1895 года его сменил инженер Манучаров с несколькими сотрудниками. На строительных работах им помогали крестьяне из ближайших сел, уголовные ссыльные, батраки. Многие из них впоследствии переселились в район будущей станции.
К весне 1897 года завершилось возведение плотины на Тайшетке. В город прибыли купцы и торговцы. Одним из таких купцов был Иван Корнеевич Супрун. Благодаря ему в Тайшете появились 1-й и 2-й Супруновские переулки. В 1898 году было окончено строительство паровозного депо. Его обслуживало небольшое подразделение, объединявшее слесарей, кочегаров, паровозных машинистов и их помощников. Одновременно с железнодорожным узлом возводился питательно-переселенческий пункт, были построены железнодорожный вокзал и службы при нем. Для рабочих ставились времянки. Первыми улицами стали Юговокзальная (Матросова), Трактовая (Кирова), Северовокзальная, Транспортная, Харинская. Переселенцы и рабочие в основном строили свои дома на Харинской. В 1905 году переселенец Сергей Ульянов занялся изготовлением кирпича для возведения водонапорной башни, которую через год построили итальянские рабочие. В ее резервуары закачивали воду из реки Тайшетки. С 1934 года башня стала снабжать водой шпалозавод, а позже и паровозное депо. Водонапорная башня получила статус памятника архитектуры и до сих пор исправно работает.
В 1906 году в Тайшете была возведена однопрестольная деревянная церковь, средства на строительство которой собрали местные жители. Особой достопримечательностью храма были святые сосуды с государственным гербом, вылитые из серебра. Их пожертвовали церкви императоры Александр II и Николай II. Храм закрыли постановлением Тайшетского райисполкома 29 апреля 1936 года. Здание сначала переоборудовали под пионерский клуб, а затем снесли и построили на этом месте кинотеатр.
В начале XX века Тайшет стал местом политической ссылки для участников борьбы против самодержавия. Наиболее заметными среди ссыльных были И.А. Теодорович и его жена Г.И. Окулова, Д.А. Кашик, М.И. Евсеева и др. Они прибыли в Тайшет в 1912 году, а в феврале 1917-го здесь началась борьба за власть. Советская власть в городе начала свою деятельность с национализации лесозавода, создания милиции, установления контроля над потребительской кооперацией, почтой и телеграфом. В мае 1918 года произошел мятеж белочешского корпуса. Через месяц советская власть пала, а в ноябре началась Гражданская война. В Тайшете был организован подпольный большевистский центр, начали создаваться партизанские отряды. В январе 1920 года у станции Тайшет произошел бой, в результате которого белочехи отступили и город заняли части Красной армии. Советская власть была восстановлена.
В 1924 году на Совете труда и обороны СССР заговорили о необходимости строительства параллельной Транссибу железнодорожной магистрали. В 1933-м на станции БАМ (небольшой разъезд вблизи н.п. Сковородино) были уложены первые метры рельсов в северном направлении — в сторону поселка Тындинского. В 1937 году было принято решение о строительстве магистрали от Тайшета до Советской Гавани (Хабаровский край). Началась укладка пути, которая должна была соединить БАМ с Транссибом. 27 октября 1984 года было уложено «золотое звено», соединившее трассу на всем протяжении от Тайшета до Ванино. В 1988 году на БАМе началось постоянное движение.
1 октября 1935 года Тайшету присвоили статус рабочего поселка, а 2 марта 1938-го он стал городом районного подчинения. В то время здесь работали два крупных лесопильных предприятия, кирпичный и шпалопропиточный заводы, паровозное депо и вагоноремонтный пункт, машинно-тракторная мастерская, паровая мельница и две хлебопекарни. В период коллективизации Тайшет выбрали местом кулацкой ссылки. В 1938 году здесь разместили ряд подразделений ГУЛАГа, и город превратился в своеобразную лагерную столицу Иркутской области. Вдоль трассы будущей железной дороги (здесь начинался западный участок БАМа) разместили лагпункты и колонны исправительно-трудовых лагерей (ИТЛ). Также в окрестностях города создали спецпоселки для раскулаченных и сосланных крестьян — Тайшетлаг и Южлаг, которые в 1949 году заменили на самый крупный спецпоселок в стране — Озерлаг. Этот мрачный период в истории Тайшета продолжался до 60-х годов прошлого века.
В Озерлаге отбывала наказание заслуженная артистка РСФСР Лидия Андреевна Русланова, осужденная на 10 лет в 1948 году. По заключению руководителей лагеря, вокруг нее группировались «враждебные» элементы из числа осужденных, поэтому пребывание в спецпоселке певице заменили на 10 лет тюрьмы и перевели во Владимир. Только в 1953 году дело было пересмотрено, и Лидию Андреевну освободили. В Озерлаге также отбывали наказание советский разведчик, сотрудник Коминтерна, командир интербригады в Испании Манфред Штерн; российский и чехословацкий военачальник периода Гражданской войны Сергей Войцеховский; советский военный деятель, комкор Александр Тодоровский и многие другие.
В годы Великой Отечественной войны (1941—1945) из Тайшета было отправлено на фронт более 12 тыс. человек, из них 687 женщин. Рабочие и служащие города отчисляли свои средства в фонд обороны. К ним присоединились и учащиеся школ. Ученики одной из школ сдали на постройку танковой колонны 1604 рубля. Помимо сбора денег ребята работали на сенокосе и лесоповале, помогали собирать урожай. В конце сентября 1945 года в Тайшет прибыл первый поезд с военнопленными из Японии, которых направляли сюда на переработку древесины. Многие из них умерли, не пережив суровую сибирскую зиму.Расцвет Тайшета произошел в 70—80-е годы прошлого века, когда началось строительство линии Абакан — Тайшет и Байкало-Амурской магистрали. Сюда съезжались люди со всей страны. Облик города стал меняться в лучшую сторону: началось строительство новых домов, появились скверы, объекты культурного назначения. Тогда здесь работали комбинат строительной индустрии, авторемонтный и шпалопропиточный заводы, фабрика швейных изделий и др. Распад Советского Союза и последующий экономический кризис 90-х годов почти похоронили идею создания в регионе крупной металлургической промышленности. Но сейчас к ней вновь возвращаются. Возможность организации в Тайшете крупного производства по выпуску высококачественной стали интересует, например, быстро развивающийся Китай. В начале 2003 года в результате проведенного конкурса был утвержден герб Тайшета. Автором проекта-победителя стал художник Виктор Жамов. Пересечение двух черных линий символизирует узел транспортных развязок, который является основой становления Тайшетского городского поселения. Зеленый цвет на гербе олицетворяет богатство природы, изобилие, надежду и развитие, а серебряная елочка — вечную жизнь и возрождение.
