Tolimán fue fundado durante el siglo XVI con el nombre de San Pedro Tolimán.
En 1532, fecha de su colonización, se encontraron por primera vez los españoles y sus aliados, indígenas Otomíes nahuatlizados procedentes de Xilotepec, con la población ya establecida de origen Chichimeca.
Después de declararse fundo, se manifiesta como convento de San Pedro Tolimán en 1538. Este mismo año fue presidio y posteriormente, corregiduría con un lugarteniente del corregidor; enseguida república de naturales.
Hubo cabecera de gobierno indígena o consejos de indios con un gobernador y además ministros de justicia, alcaldes, regidores, alguaciles, mayordomos, fiscales, notarios, intérpretes y pregoneros.
Luego se denominó Misión, Parroquia, Pueblo el 3 de septiembre de 1776; Villa el 13 de mayo de 1850; y Ciudad el 12 de junio de 1882.
Cuando llegaron a este lugar los españoles aplicaron las fórmulas urbanísticas acostumbradas en la traza de las ciudades; se determinó el lugar para la plaza principal, el templo, el atrio, el cementerio, las casas para los españoles y las caballerías de tierra para ganado mayor y ganado menor.
Con el establecimiento de las autoridades civiles, militares y eclesiásticas, vinieron por consecuencia los servicios religiosos, la vigilancia nocturna hecha por los “serenos”, así como el empleo de sirvientas y peones que correspondió a los indígenas.
Se produjo el mestizaje y los indígenas impusieron su tianguis. Mientras que el comercio se hacía en el idioma otomí, la comunicación era indistintamente en español o en otomí y, en obligada simbiosis, sus habitantes se volvieron bilingües sin darse cuenta. Solamente escuchaban misa en latín.
Cabe destacar que Tolimán constituyó un lugar de avanzada para la conquista y pacificación de la Sierra Gorda.
El movimiento de Independencia repercutió en todo el país; la inestabilidad y la inseguridad afectaron el comercio y la vida social del municipio. Se restableció el orden propiamente cuando apareció la primera Constitución Política del Estado, que se promulgó el día 12 de agosto de 1825.
En su artículo 5 dice que el territorio del Estado se divide en seis Distritos, correspondiéndole al actual Tolimán el distrito IV integrado por San Pedro Tolimán, San Francisco Tolimanejo (hoy Colón), Santa María Peñamillera y San Miguel. Durante estos años, Don José Antonio Montes Velázquez, desempeñó ejemplarmente el cargo de prefecto y comandante militar en Tolimán. Escribió una “Memoria Estadística del Distrito de Tolimán”.
El día 2 de diciembre de 1855 los coroneles conservadores Tomás Mejía y José Antonio Montes Velázquez, acaudillados por el general José López Uraga, promulgan el “Plan de Tolimán”, en el que se pide el restablecimiento de la Constitución de 1824. El plan fue descubierto y el gobierno liberal al mando del presidente Ignacio Comonfort envió tropas al mando del general Luis Ghilardi, quien se posesionó de Tolimán el día 24 de enero de 1856. López Uraga, quien había huído, se rindió en Tulancingo el 18 de febrero de 1856.
El jueves 6 de junio de 1867, en el número tres del periódico “La Sombra de Arteaga”, aparece por primera vez el nombre de Tolimán. Aconsejado por su tío Don Ezequiel Montes para que abandonara la rebelión, Don José Antonio Montes Velázquez firma y publica un acta diciendo: “El distrito de Tolimán reconoce y se somete de la mejor buena fe al Gobierno General Republicano”.
El 8 de octubre reunidos en Tolimán con 68 electores se realizan las elecciones de magistrados de la Suprema Corte, quedando como Presidente con 68 votos el C. Vicente Riva Palacio y para Fiscal el C. Ignacio Manuel Altamirano con 66 votos.
De 1880 a 1884, con la intervención de los Prefectos Barrios, A. Olvera y Antonio Llata L., se construyó la primera tubería de agua potable que hubo en Tolimán; era un acueducto de barro cocido con una longitud aproximada de 3 kilómetros que surtía la Fuente Castalia y la caja de agua de la Pila de los Dolores, que estaba en la esquina de lo que hoy es Morelos y Zaragoza.
En los umbrales del siglo XIX Tolimán desarrollaba una intensa actividad económica con las localidades del municipio y con otros pueblos, como San Miguel Palmas, Peñamiller, Colón e Higuerillas en Querétaro; y por otro lado Xichú, Victoria, Tierra Blanca y Santa Catarina, del Estado de Guanajuato.
Ya en el siglo XX, el tercer cuerpo y cúpula de la torre del templo de San Pedro fueron terminados en 1946. Treinta años después se establece el Centro Coordinador Indigenista Otomí. Para 1998 ya se habían construído una carretera pavimentada entre Tolimán y Colón de 31 kilómetros, tres puentes y un periférico vehicular.
