Vejen har sit navn efter Tomsgaard, der lå ved krydset mellem Tomsgårdsvej og Frederikssundsvej.
Efter en brand i landsbyen Utterslevt i 1840, flyttede gården ud på marken. Jorden blev købt af Københavns Kommune i 1898, for at sikre plads til fremtidig byudvkling.
Gården blev revet ned i slutningen af 1930’erne.
Tomsgården har også givet navn til brandstationen på hjørnet af Frederikssundsvej og Hulgårdsvej.
Den sydlige del af vejen blev anlagt fra omkring 1915 og senere er den forlænget i etaper.
Tomsgårdshuse er karréen mellem Frederikssundsvej, Tomsgårdsvej og Møntmestervej. Bebyggelsen er opført omkring 1940 efter tegninger af arkitekten Andreas Storgaard (1888-1940).
Op mod krydset med Frederiksborgvej blev den meget lange boligkarré Storgården opført 1935. Den var tegnet i tidens funktionalistiske stil af arkitekterne Poul Baumann (1878-1963) og Knud Hansen (1898-1964).
Storgården var ved opførelsen med sine 280 meter Danmarks længste boligbebyggelse. Oprindeligt var der også altaner ud mod vejen, men de er blev taget ned.
Aktieselskabet for Kontor Kemi (Kores) lå på Tomsgårdsvej 17–19. Virksomheden var grundlagt i 1932 og fremstillede bl.a. kontorartikler og plasticvarer.
På Tomsgårdsvej 28 lå virksomheden Bay & Vissing A/S, der fra 1924 fremstillede børster og plasticvarer.