Il nome di Tolmezzo appare per la prima volta quando nel 1158 Varnero di Carisarco e Berta, sua moglie, donano all'abate di Moggio tutti i beni allodiali da loro posseduti “aput Tumech, vel alibi in Carnia”. Il nome della cittadina viene fatto risalire all'antica denominazione del Tagliamento che i Carni, antichi abitatori di queste terre, chiamavano Tulmetium. Solo in seguito, ad opera dei Romani, il fiume prese il nome di Tiliaventum cioè “fiume dei Tigli”.
Nel 1258 il patriarca Gregorio da Montelongo concesse alla comunità Tolmezzina diversi privilegi, fra cui la facoltà di organizzare un mercato; vi pose un proprio gastaldo, nel castello sovrastante l’abitato che è citato specificamente nel 1265, in occasione di un’investitura del patriarca Gregorio.
Si presume quindi che la struttura fortificata esistesse già nel XIII secolo e, verosimilmente, anche in quello precedente. Si trattava di un edificio maestoso, costruito in maniera esemplare da sofisticate maestranze. Che fosse una costruzione di prestigio lo attestano i numerosi frammenti di intonaco affrescato che doveva abbellire gli interni della torre.
Il periodo più fiorente della città di Tolmezzo e in generale di tutta la Carnia, fu il 1700, secolo in cui, grazie alla mancanza di figure nobiliari imposta dal Patriarcaca di Aquileia, la comunità della Carnia era già divenuta una società commerciale, in cui, grazie all'intuito e alle capacità dei Jacopo Linussio, venne creata una fabbrica di Tessuti che occupava più di 35.000 persone, commerciando con tutto il mondo tramite i mercanti di Venezia. E ottenendo da quest'ultima il permesso di battere moneta propria.
Gli abiti e i tessuti prodotti nel settecento, assieme a molti altri oggetti della tradizione artigianale Carnica, sono ora conservati presso il Museo Carnico delle arti popolari “Michele Gortani”.
Durante la prima guerra mondiale Tolmezzo ospitò il comando della cosiddetta Zona Carnia, e divenne, per molti soldati Italiani, l'ultima fermata che portava alla prima linea situata sul Pal Piccolo e sul Pal Grande. Vennero inoltre allestiti due ospedali militari, e fino al 1917 divenne il centro delle attività di seconda linea.
Attualmente la città di Tolmezzo conta 10.577 abitanti, essendo però il centro più importante della Carnia, ospita i servizi aggregati di tutto il territorio montano, tra cui il cinema, l'auditorium teatrale con 460 posti, l'ospedale, il centro scolastico e numerosi centri sportivi tra cui: