Het toponiem Tkvartsjeli werd in de jaren 1830 voor het eerst op kaarten genoemd.[1] Op Italiaanse kaarten uit het midden van de 17e eeuw staat op deze plek een nederzetting ingetekend met de naam 'Tkvadzja' (Georgisch:: ტკვაჯას), de Italiaanse vertaling van het Georgische toponiem.[2] In de jaren 1930 werd Tkvartsjeli een 'nederzetting met stedelijk karakter' vanwege de exploitatie van steenkoolerts en in 1942 verkreeg het de stadsstatus. Deze industrie betekende ook een snelle groei van de stad. Er werd een spoorlijn vanaf Otsjamtsjire aangelegd voor onder andere het vervoer van de steenkool naar de metallurgische fabriek in de oost-Georgische stad Roestavi.[3] Tkvartsjeli werd ook aangemerkt als balneologisch kuuroord, en kreeg sanatoria en baden.

Tijdens de Georgisch-Abchazische burgeroorlog werd Tkvartsjeli door de Georgische zijde ruim een jaar belegerd, wat een humanitaire crisis veroorzaakte. Vanaf de aanvang van het conflict hielpen Russische milities mee aan Abchazische zijde in de verdediging van de stad tegen het Georgische leger. Rusland onderhield een luchtbrug met voedsel, medicijnen en evacueerde ook burgers.

Op 14 december 1992 werd bij het dorp Lata een Mi-8 helikopter neergeschoten die tientallen vrouwen en kinderen uit Tkvartsjeli evacueerde. Een maand later werd een Russische helikopter onderweg naar Tkvartsjeli door de Georgiërs gedwongen te landen omdat het volgens hen om een illegale vlucht ging. Human Rights Watch documenteerde dat de Russische milities en hun bewapening via de hulpvluchten in Tkvartsjeli kwamen. Het beleg van Tkvartsjeli duurde tot het eind van de burgeroorlog.[4]

De Abchazische separatisten veranderden rond 1993 de naam in het Abchazische Tkwartsjal. De Georgische autoriteiten bleven Tkvartsjeli gebruiken.