Xã Tam Hiệp vốn được hình thành từ 3 làng Bình An (Bình Đa và An Hảo), Vĩnh Cửu, Tân Mai thuộc tổng Phước Vĩnh Thượng, quận Châu Thành, tỉnh Biên Hoà. Năm 1963, chính quyền Sài Gòn đổi quận Châu Thành thành quận Đức Tu, với quận lị đặt tại xã Tam Hiệp. Về phía chính quyền cách mạng, xã Tam Hiệp thuộc huyện Vĩnh Cửu (tên huyện lấy theo tên làng Vĩnh Cửu).

Trong kháng chiến chống thực dân Pháp, Tam Hiệp là nơi được Chính quyền cách mạng chọn làm địa điểm mở Trại huấn luyện Du kích Bình Đa, Vĩnh Cửu để đào tạo cán bộ quân sự cho tỉnh (26-9-1945) và nổi tiếng với chiến khu Bình Đa, nơi đứng chân chỉ đạo của huyện Vĩnh Cửu và thị xã Biên Hoà. Nơi cung cấp cho thị xã, tỉnh nhiều cán bộ lãnh đạo trong các thời kỳ đấu ranh giải phóng dân tộc.

Trong kháng chiến chống Mỹ, Tam Hiệp là nơi có chi bộ đảng, nơi đứng chân của Đoàn Thanh niên thị xã, Ban công vận Thị uỷ Biên Hoà và biệt động thị xã; nơi có phong trào đấu tranh cách mạng mạnh của công nhân khu Kỹ nghệ Biên Hoà. Ngày 29-4-1975, Chi bộ Tam Hiệp và cơ sở đã làm chủ địa bàn và góp phần quan trọng trong việc tiếp quản, bảo vệ nguyên vẹn khu kỹ nghệ Biên Hoà.

Năm 1976, xã Tam Hiệp được chia thành 3 phường Tam Hiệp, Tam Hòa và An Bình thuộc thành phố Biên Hoà. Năm 1994, một phần diện tích và dân số của phường Tam Hiệp được tách ra để thành lập phường Tân Hiệp.

Phường có đình thần Đoàn Văn Cự, được Bộ Văn hoá thông tin xếp hạng di tích cấp quốc gia; có đền thờ Hùng Vương hằng năm đều tổ chức lễ giỗ Tổ vào mùng 10-3 Âm lịch.