Το Τιμπουκτού ιδρύθηκε από νομάδες Τουαρέγκ κατά τον 10ο αιώνα. Κατά τον 11ο αιώνα, έμποροι από την πόλη Τζενέ του κεντρικού Μάλι δημιούργησαν μια αγορά, καθώς και διέδωσαν το Ισλάμ στην περιοχή. Αλάτι από τη Βόρεια Αφρική ανταλλασσόταν με χρυσό και ελεφαντόδοντο στο Τιμπουκτού, καθώς και σκλάβους από τη Δυτική Αφρική. Αφού ήταν για ένα διάστημα στην κατοχή της Αυτοκρατορίας της Γκάνα, η πόλη πέρασε στα χέρια του βασιλιά Μούσα Α'. Στις 17 Αυγούστου 1591, η πόλη προσαρτήθηκε στο Μαρόκο. Κατά το 19ο αιώνα, η πόλη κατακτήθηκε από πολλές φυλές της περιοχής, ενώ αργότερα κατακτήθηκε από τους Γάλλους. Κατά τη Γαλλική κατοχή, η πόλη ήταν τμήμα του Γαλλικού Σουδάν. Κατά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, πολλές λεγεώνες συντάχθηκαν στο Γαλλικό Σουδάν, προκειμένου να βοηθήσουν τον Γάλλο ηγέτη Σαρλ ντε Γκωλ να βοηθήσουν την κατακτημένη από τους Γερμανούς Γαλλία. Μετά την ανεξαρτησία του Μάλι στις 22 Σεπτεμβρίου 1960, πολλοί κάτοικοι της περιοχής μετανάστευσαν στην Αλγερία και στη Λιβύη. Σήμερα, πολλοί κάτοικοι συντηρούνται από ανθρωπιστικές οργανώσεις όπως η UNICEF.