Nykyinen Tammelan kunnan alue on 1500-luvulla kuulunut Loimon, myöhemmin Portaan hallintopitäjään, joka käsitti pääkohdissaan nykyiset Forssan ja Someron kaupungit sekä Jokioisten, Humppilan, Tammelan ja Ypäjän kunnat.

Vuonna 1923 Tammelan pitäjään kuuluneesta Forssan kylästä muodostettiin itsenäinen kauppala, jolloin kunnan pinta-ala väheni 88,4 km ja asukasluku lähes 8 000 henkilöllä. Vuonna 1956 liitettiin Tammelaan Kalvolan kunnasta Patakankaan alue, n.72 km² . Liitoksen mukana kuntaan tuli 252 uutta asukasta. Vuonna 1971 liitettiin Tammelasta Lempään alue Forssaan n.9 km². Liitoksen mukana kunnasta siirtyi Forssaan 100 asukasta.