Thamugadi wurde im Jahre 100 unter dem römischen Kaiser Trajan durch Lucius Munatius Gallus, den Legaten der Legio III Augusta, als Militärkolonie an einem zuvor nicht besiedelten Ort errichtet. Die Colonia Marciana Traiana Thamugadi, wie sie mit vollem Namen hieß, lag in der römischen Provinz Africa proconsularis (ab 198 n. Chr. Numidia) und weist die typische Quadratform und quadratische Unterteilung römischer Militärlager auf. Ihre militärische Bedeutung verlor die Stadt bald an das einen Tagesmarsch weiter westlich gelegene Lager Lambaesis und entwickelte sich als Veteranensiedlung und Handelsstadt weiter. Im späten 4. und frühen 5. Jahrhundert war Thamugadi ein wichtiger Sitz der häretischen Bewegung des Donatismus, die sich auf wandernde Erntearbeiter stützte, und Bischofssitz, der im 7. Jahrhundert mit der islamischen Expansion unterging. Damals endete auch die Besiedlung der Stadt. Auf den Bischofssitz geht das heutige Titularbistum Thamugadi der römisch-katholischen Kirche zurück.

Im 6. Jahrhundert errichteten die Byzantiner nach der Rückeroberung der Stadt von den Berbern noch einmal ein Kastell südlich der Stadt.

In der Neuzeit wurde Timgad im Jahr 1765 durch den englischen Reisenden James Bruce wiederentdeckt. Erste französische Ausgrabungen wurden in den Jahren 1880 bis 1883 von dem Architekten Albert Ballu geleitet. Ab 1903 kam der Epigraphiker René Cagnat dazu. Der Zeit entsprechend wurde sehr rasch gegraben, da eine stratigraphische Untersuchung noch nicht im Zentrum des Interesses stand, vielmehr wollte man in kurzer Zeit monumentale Architektur freilegen. Zahlreiche Inschriftenfunde konnten für die Interpretation der Befunde herangezogen werden.