Il primo documento che fa riferimento a Tavarnelle in Val di Pesa risale all’VIII secolo e cita il paese con il nome di Tabernulae, derivato da taberne, cioè le taverne dove i viandanti trovavano riposo e ristoro.
In questa zona si trovavano molte taverne, poiché era in queste terre che passava la via Francigena.
Il borgo fu possedimento fiorentino dopo il XII secolo, ma non avendo un’importanza strategica non fu mai protetto da cinta murarie. Nonostante questo i vicini castelli di San Casciano, Barberino, San Donato e Tingano, fungeva già da difesa.
Nonostante non avesse una grande importanza strategica, ne aveva sotto il punto di vista come centro di incontri e scambi commerciali, infatti è qui che sorse il convento francescano del Borghetto.
Dalla sua nascita il paese continuò ad espandersi fino all’Ottocento, quando assunse l’aspetto attuale e divenne comune autonomo staccandosi da Barberino Val d’Elsa.
Oggi l’estensione comunale di Tavarnelle va dall’altopiano che divide la Val di Pesa alla Val d’Elsa. Le risorse economiche del passato erano basate essenzialmente sui prodotti dell’agricoltura ed inoltre sull'allevamento degli ovini.
Nei primi dell'Ottocento a Tavarnelle fu impiantata una fabbrica di orologi. Le risorse economiche attuali del comune sono ancora basate su un'agricoltura dai prodotti rinomati, vino, olio, cereali e sull'avicoltura; tra le numerose imprese vanno ricordate industrie meccaniche e alimentari.