โรงเรียนประถมศึกษาธรรมศาสตร์ เริ่มก่อตั้งเมื่อวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2528 โดยมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ มีความประสงค์ต้องการสร้างโรงเรียนประถมศึกษาในมหาวิทยาลัย ที่ศูนย์รังสิต เพื่อเป็นโรงเรียนสวัสดิการของบุคลากร ซึ่งได้แก่ ข้าราชการ อาจารย์ อาจารย์ และลูกจ้างของมหาวิทยาลัย รวมถึงประชาชนบริเวณใกล้เคียง ทางมหาวิทยาลัยจึงได้ประสานงานกับสำนักงานคณะกรรมการประถมศึกษาแห่งชาติ ขอร้องให้ตั้งโรงเรียนประถมขึ้นในมหาวิทยาลัย (หนังสือที่ ศธ. 1403/12408 ลงวันที่ 24 เมษายน พ.ศ. 2528) โดยมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ได้เสนอขอให้สำนักงานคณะกรรมการประถมศึกษาแห่งชาติ ใช้ที่ดินราชพัสดุในบริเวณมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ที่ศูนย์รังสิต ซึ่งขึ้นทะเบียนที่ ปท. 480, 476, 500 ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี เนื่อที่ 12 ไร่ (หนังสือกรมธนารักษ์ ที่ กค. 0407/313 ลงวันที่ 20 มกราคม พ.ศ. 2529) เริ่มแรกสำนักงานฯ ได้อนุมัติและให้งบประมาณสร้างอาคารเรียนแบบ สปช. 105/26 จำนวน 8 ห้องเรียน อาคารเอนกประสงค์ แบบ สปช. 205/26 และสุขาแบบ สปช. 602/26จำนวน 4 ที่นั่ง และได้ให้นายไชโย เขียวนนท์ ผู้อำนวยการโรงเรียนชุมชนวัดบางขัน มารักษาการครูใหญ่ และเป็นผู้ควบคุมการดำเนินการก่อสร้าง

วันที่ 28 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2529 สำนักงานประถมศึกษาจังหวัดปทุมธานี ได้มีคำสั่งแต่งตั้งให้นายสมชาย พิทักษ์เขตขัณฑ์ ครูใหญ่โรงเรียนจารศรบำรุง มารักษาการในตำแหน่งครูใหญ่และได้ประกาศเกณฑ์เด็กเข้าเรียนตามพระราชบัญญัติประถมศึกษา พ.ศ. 2523 ได้ประกาศแต่งตั้งเป็นโรงเรียน เมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2529 และได้เปิดทำการเรียนการสอนเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2529 มีนักเรียนปีแรกจำนวน 265 คน และในปัจจุบันนี้ พ.ศ. 2559 จำนวน 4,000 กว่าคน

เขตบริการที่โรงเรียนรับผิดชอบในการเกณฑ์เด็กเข้าเรียน คณะกรรมการประถมศึกษาอำเภอ ได้กำหนดเขตบริการที่โรงเรียนรับผิดชอบได้แก่ หมู่บ้านที่ 17 และหมู่บ้านที่ 18 (บ้านเลขที่ 99 คือเลขที่ของมหาวิทยาธรรมศาสตร์) ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี นอกจากนี้โรงเรียนยังรับบริการเด็กนักเรียนที่จบชั้นอนุบาล 3 จากศูนย์เด็กมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ บุตรของบุคลากรของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ โรงพยาบาลธรรมศาสตร์ โรงเรียนธรรมศาสตร์คลองหลวงวิทยาคม อีกทั้งประชาชนนอกเขตบริการที่ให้ความสนใจเข้าเรียนอีกด้วย

วันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2540 โรงเรียนต้องย้ายจากที่ก่อสร้างเดิมมายังสถานที่แห่งใหม่ เนื่องจากสถานที่เดิมนั้น คณะรัฐมนตรีได้มีมติการก่อสร้าง ศูนย์แข่งขันกีฬาเอเชี่ยนเกมส์ ครั้งที่ 13 ขึ้นที่มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต เนื่องจากสถานที่เดิมนั้นต้องใช้เป็นที่ก่อสร้าง สนามกีฬากลางแจ้ง (Main Statium)

คณะครู นักเรียน และผู้ปกครอง มีความภาคภูมิใจที่โรงเรียนประถมศึกษาธรรมศาสตร์ ได้รับเกียรติจากคณะรัฐมนตรี และคณะกรรมการดำเนินการจัดการแข่งขันเอเชี่ยนเกมส์ ครั้งที่ 13 โรงเรียนได้รับความอนุเคราะห์จากศูนย์บัณฑิตอาสาสมัครให้ใช้สถานที่เป็นที่เรียนชั่วคราว และเก็บวัสดุอุปกรณ์ต่างๆจนจบการแข่งขัน โรงเรียนได้ย้ายกลับมาดำเนินการเรียนการสอน วันที่ 4 มกราคม พ.ศ. 2540 ที่อาคารเรียนปัจจุบัน