Ко второй половине XIX века вдоль Белорусского тракта (Большой Порховской дороги), ныне Киевского шоссе, развивается освоение территорий. На пути следования из Санкт-Петербурга в Лугу было построено несколько железнодорожных станций, самой крупной из которых была Преображенская, названная в честь Преображенского полка, расквартированного в ближайших окрестностях.
С 1858 года вокруг станции формируется поселок, жителями Санкт-Петербурга возводятся жилые дома и дачи, строится лесопилка Томасова (в настоящее время в этом месте находится завод ЖБИ). Позже построены пристань и судоремонтные мастерские, завод керамических изделий товарицества Преображенско-Долговских заводов (теперь этот завод — градообразующее предприятие ОАО "Толмачевский завод ЖБ и МК").
Край, изобиловавший лесами, реками и озерами, с теплым климатом и разнообразием ландшафтов привлекал как богатых людей, так и людей среднего достатка. А. Я. Прохоров в 1882 году скупил часть земель в имении Жельцы и земли на левом берегу реки Луги со старинной мельницей, где впоследствии построил плотину и мельницу. В 1883 году в имении Лидино часть земель купила Л. М. Жербина (сейчас это территория в районе Спасо-Преображенской церкви и Толмачевского детского дома). Фамилия Жербиных тесно связана с историей нашего поселка и г. Санкт-Петербурга. Ее муж, Ф. И. Жербин, руководил сооружением новой Адмиралтейской набережной в Санкт-Петербурге. Он был не только военным, но и выдающимся общественным деятелем. В 1884 году на станции Преображенская о стал руководителем дворян Лужского уезда. При его финансовой поддержке в 1893 году был заложен и в дальнейшем построен Спасо-Преображенский храм по проекту Н. Э. Тейха, участкового архитектора Городской управы. В имениях станции Преображенская снимали дачи и жили знаменитые люди России: писатели Михаил Ефграфович Салтыков-Щедрин, А. С. Шевченко (похоронен на Толмачевском кладбище), поэтесса Ольга Форш, художник Иван Иванович Шишкин, изобретатель радио Александр Степанович Попов.
В 1928 году поселку было присвоено навзвание "Толмачево" в честь комиссара Николая Гурьевича Толмачева, погибшего в годы Гражданской войны в окрестностях деревни Красные Горы. В его честь на холме у привокзальной площади установлен памятник.
Сегодня городской поселок Толмачево является административным центром Толмачевского городского поселения, образованного в 2006 году после реорганизации органов местного самоуправления.
