เทศบาลเมืองท่าบ่อเดิมเป็น สุขาภิบาลท่าบ่อ จัดตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 31 สิงหาคม พ.ศ. 2498[2] มีพื้นที่ 2.80 ตารางกิโลเมตร[3] (เฉพาะบางส่วนของตำบลท่าบ่อ) โดยในวันที่ 10 มกราคม พ.ศ. 2516 ได้ขยายพื้นที่เป็น 11.30 ตารางกิโลเมตร ครอบคลุมทั้งบางส่วนของตำบลท่าบ่อและตำบลน้ำโมง[4] ต่อมาได้เปลี่ยนแปลงฐานะเป็น เทศบาลตำบลท่าบ่อ เมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2542 ตามพระราชบัญญัติการเปลี่ยนแปลงสุขาภิบาลเป็นเทศบาล พ.ศ. 2542 และได้รับการยกฐานะเป็น เทศบาลเมืองท่าบ่อ ในวันที่ 8 มีนาคม พ.ศ. 2547 พร้อมกับเทศบาลเมืองสนั่นรักษ์ จังหวัดปทุมธานี และเทศบาลเมืองกันทรลักษ์ จังหวัดศรีสะเกษ[5]