Le Thillot est cité seulement pour la première fois en 1299 quand le duc de Lorraine Ferry III fait donation aux Chanoines du Saint Mont d'un pré en « la ville con dit du Tillet ».

Le modeste village qui fait partie du ban de Ramonchamp doit son développement à sa situation au carrefour des chemins menant vers l'Alsace et la Franche Comté.

L'exploitation de mines de cuivre à partir de la 2ème moitié du XVIème siècle conforte son rôle commercial avec la création d'un marché hebdomadaire suivie de deux foires annuelles.

Des halles et une chapelle sont construites pour répondre aux besoins des mineurs. Les premières disparaîtront lors des guerres du XVIIème siècle, la seconde sous la Révolution.

Si les mines cessent leur activité dans le courant du XVIIIème siècle, une manufacture de fer blanc, puis une graniterie perpétuent ce passé industriel. Cette dernière cède la place vers 1819 à une fabrique distribuant les « chaînes » aux nombreux tisserands à domicile, inaugurant une nouvelle ère industrielle basée sur le tissage des toiles de coton.

Dans la nuit du 7 au 8 juillet 1834, un incendie ravage les 42 maisons constituant le centre du bourg. La reconstruction permet de doter la petite cité d'un bâti de qualité dont plusieurs maisons à arcades.

En 1839, une petite église est élevée à proximité du nouveau centre aux frais des habitants qui réclament la création d'une commune propre détachée de celle de Ramonchamp dont le Thillot fait partie depuis la Révolution.

Cette indépendance n'est obtenue qu'en juin 1860 par décret de l'Empereur Napoléon III.

La belle école primaire construite en 1855 devient le premier hôtel de ville de la nouvelle commune qui est également érigée en paroisse en 1862.