Địa danh Tân Thới Hòa có từ thời Pháp thuộc, khi đó là tên một làng thuộc tổng Dương Hòa Thượng, quận Gò Vấp, tỉnh Gia Định. Làng Tân Thới Hòa được hình thành trên cơ sở sáp nhập ba làng có từ thời Nguyễn là Tân Hòa, Tân Hòa Tây và Bình Thới. Về sau, chính quyền thực dân Pháp cắt một phần làng Tân Thới Hòa (gồm đất của các làng Bình Thới và Tân Hòa cũ) để sáp nhập vào thành phố Chợ Lớn, làng Tân Thới Hòa cũng được sáp nhập với làng Phú Thọ thành làng Phú Thọ Hòa.

Sau năm 1956, các làng được gọi là xã. Năm 1957, chính quyền Việt Nam Cộng hòa tách tổng Dương Hòa Thượng thuộc quận Gò Vấp để thành lập quận Tân Bình thuộc tỉnh Gia Định, xã Phú Thọ Hòa thuộc quận Tân Bình. Tân Thới Hòa lúc này là một ấp thuộc xã Phú Thọ Hòa.

Năm 1976, xã Phú Thọ Hòa giải thể để thành lập các phường mới thuộc quận Tân Bình. Lúc này, ấp Tân Thới Hòa cũ thuộc địa bàn phường 20.

Ngày 5 tháng 11 năm 2003, Chính phủ ban hành Nghị định 130/2003/NĐ-CP[1]. Theo đó:

• Thành lập quận Tân Phú trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của các phường 16, 17, 18, 19, 20; một phần diện tích và dân số của các phường 14, 15 thuộc quận Tân Bình
• Thành lập phường Tân Thới Hòa thuộc quận Tân Phú trên cơ sở 114,60 ha diện tích tự nhiên và 26.129 người của Phường 20.