Tamsalu Kooli eelkäijaks peetakse 1863. aastal Uudekülas tööd alustanud külakooli. 1909. aastal muudeti see Nõmküla kaheklassiliseks ministeeriumikooliks, mis alustas 42 õpilasega tööd neljajaolisena. Õpetajaid töötas kolm: Karl Augas – koolijuht, Veera Augas ja August Merits. 1916. aastani toimus õppetöö vene keeles. 1917. aasta sügisel muudeti kool Uudeküla 6-kl algkooliks. Õppekeeleks sai eesti keel.
Kuna koolimajades oli ruumikitsikus, üüris vabariigi valitsus 1919. aastal pool Tamsalu mõisavalitseja majast kooli kasutusse. Et Uudeküla mõisamaja oli väga lagunenud ja väike, anti pika asjaajamise peale 1920. aasta kevadel Tamsalu mõisa härrastemaja koolile. Sellest alates hakkas kool kandma nime Tamsalu Algkool. 1920/21. õppeaastal avati ka 7. klass. Töötati Uudekülas endises koolimajas ja Tamsalu mõisamajas. 1921/22. õppeaastast muudeti kool uuesti 6-klassiliseks. 1924. aastal avati Tamsalu Algkooli juures täiendusklass.
1926/27. õppeaastal hakati esmakordselt õpetama koolieelseid lapsi. Alates 1927/28. õppeaastast kehtestati Nõmmküla valla koolides kohustuslik kooliõpetus 8. – 15. eluaastani. Kohustuslik oli 6. klassi lõpetamine.
1940. aastad tõid kaasa suuri muutusi. 1944. aasta sügisel muudeti kool 7-klassiliseks ja tööd alustasid ka vene õppekeelega algklassid. 1. septembril 1957 sai koolist Tamsalu Keskkool, avati 8. klass, kus asus õppima 21 õpilast. Töötati kahes vahetuses.
1960. aasta sügisel alustati õppetööd uues koolihoones, kevadel lõpetas keskkooli esimene lend. Juurdeehitis valmis 1982. aastal.
Gümnaasiumi nimetust kandis kool 15. veebruarist 1995. aastast 2024 aasta 30. augustini.
1. septembrist 2024 on koolil nimeks Tamsalu Kool ja tegutsetakse põhikoolina. Samas hoones jätkab õpinguid Tamsalu Valla Gümnaasiumi õppeosakond 10.-12. klasside õpilastele.