แกนหลักของทอร์ ก็คือ การจัดเส้นทางแบบหัวหอม (onion routing) ซึ่งได้พัฒนาขึ้นกลางคริสต์ทศวรรษ 1990 โดยเจ้าหน้าที่แล็บวิจัยกองทัพเรือสหรัฐ รวมทั้งนักคณิตศาสตร์และนักวิทยาการคอมพิวเตอร์ Paul Syverson, Michael G. Reed, และ David Goldschlag โดยมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันการสื่อสารทางราชการลับออนไลน์ของสหรัฐอเมริกาต่อมาในปี 1997 DARPA จึงได้ให้ทุนพัฒนาเพิ่มขึ้นอีก[27][28][29]

ทอร์รุ่นอัลฟาที่พัฒนาขึ้นโดย Syverson ร่วมกับนักวิทยาการคอมพิวเตอร์ รอเจอร์ ดิงเกิลไดน์ (Roger Dingledine) และนิก แม็ทธิวสัน (Nick Mathewson)[23]ซึ่งในตอนนั้นเรียกว่า โปรเจ็กต์การจัดเส้นทางแบบหัวหอม (The Onion Routing project) คือ TOR ได้เริ่มทดลองใช้ในวันที่ 20 กันยายน 2002[1][30]โดยมีรุ่นให้ใช้เป็นสาธารณะในปีต่อมา[31]วันที่ 13 สิงหาคม 2004 Syverson, ดิงเกิลไดน์ และแม็ทธิวสัน ได้นำเสนอการออกแบบ "ทอร์ - เราเตอร์หัวหอมรุ่นสอง (Tor: The Second-Generation Onion Router)" ที่งานประชุม USENIX Security Symposium ครั้งที่ 13[5]

ในปี 2004 แล็บวิจัยกองทัพเรือสหรัฐได้อนุญาตให้ใช้คำสั่งโปรแกรมทอร์ภายใต้สัญญาอนุญาตเสรี และมูลนิธิชายแดนอิเล็กทรอนิก (EFF) ก็ได้เริ่มให้ทุนแก่ดิงเกิลไดน์ และแม็ทธิวสัน เพื่อพัฒนาซอฟต์แวร์ต่อไป[23]

ในเดือนธันวาคม 2006 ดิงเกิลไดน์ แม็ทธิวสัน และบุคลากรอีกห้าท่านได้จัดตั้งโปรเจ็กต์ทอร์ (The Tor Project) ขึ้นเป็นองค์การไม่แสวงหาผลกำไรทางการศึกษาและการวิจัยในรัฐแมสซาชูเซตส์ โดยมีหน้าที่บำรุงรักษาทอร์[32]EFF ได้ทำการเป็นผู้สนับสนุนโปรเจ็กต์ทั้งในด้านสถานะ ภาษี และการบริหารในช่วงต้น ๆ ของโปรเจ็กต์ โดยมีผู้สนับสนุนทางการเงินเบื้องต้นรวมทั้งสำนักงานแพร่กระจายสัญญาณนานาชาติสหรัฐ (International Broadcasting Bureau), Internews, ฮิวแมนไรตส์วอตช์, มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, กูเกิล, และ NLnet[33][34][35][36][37]แต่หลังจากนี้ เงินทุนส่วนใหญ่ก็มาจากรัฐบาลกลางสหรัฐ[23]

ในเดือนพฤศจิกายน 2014 มีการเก็งว่า ในปฏิบัติการจับผู้ดำเนินการตลาดมืดขายของผิดกฎหมายคือ Operation Onymous มีการถือประโยชน์จุดอ่อนของทอร์โดยเจ้าหน้าที่ของยุโรโพลได้ปฏิเสธไม่แสดงรายละเอียดของวิธีที่ใช้[38]และแหล่งข่าวในบรรษัทแพร่ภาพกระจายเสียงอังกฤษ (BBC) อ้าง "ความก้าวหน้าทางเทคนิค" ที่ช่วยติดตามตำแหน่งจริง ๆ ของระบบบริการ[39]เอกสารจากศาลต่อมาอาจเชื่อมปฏิบัติการกับการโจมตีเครือข่ายในปีเดียวกันเป็นอย่างดี[19]

ในเดือนธันวาคม 2015 โปรเจ็กต์ทอร์ประกาศว่า ได้ให้ตำแหน่งกรรมการบริหารแก่ชารี สตีล (Shari Steele)[40]สตีลก่อนหน้านี้ได้เป็นผู้บริหารคนหนึ่งในองค์กร EFF เป็นเวลา 15 ปี และในปี 2004 ได้เป็นผู้นำให้ EFF ตัดสินให้ทุนพัฒนาทอร์ในเบื้องต้นเป้าหมายที่เธอได้บอกอย่างหนึ่งก็คือ จะทำทอร์ให้ใช้ง่ายขึ้น เพื่อให้คนจำนวนมากขึ้นสามารถค้นดูเว็บอย่างนิรนามได้[41]

ในเดือนกรกฎาคม 2016 กรรมการของโปรเจ็กต์ทอร์ทั้งหมดลาออก แล้วประกาศตั้งกรรมการกลุ่มใหม่ โดยรวมบุคลากรรวมทั้ง Matt Blaze, Cindy Cohn, Gabriella Coleman, Linus Nordberg, Megan Price และ Bruce Schneier[42][43]