天河区得名于区内的天河体育中心。天河体育中心始建于1984年7月4日，原址为天河机场。天河机场建成于1930年，因机场建在天河村的土地上，故名。
天河村原名大水圳村，建于宋代，因村前有一条大水圳而得名(圳为河涌，指现在的沙河涌)。据村中父老回忆和村史记载，改名经过如下：
民国时期，大水圳村李姓居多，与当时广州军阀李福林所在的河南(今海珠区)大塘村等五村为同宗。民国16年(1927年)，李福林势力扩张，自以为可以独霸南方，于是将其出生地河南大塘村改为天池村，以寓天池出龙之意。接着，李福林派人到各村游说，以“天”字为头改村名，因大水圳村前有一河，即沙河涌，遂改名天河村。后来，李福林没落，天池村又改回大塘村。只有大水圳村改名后，人丁兴旺，而且“大水圳”读音不如“天河”顺口，天河村名遂保留至今。
1984年7月27日，中共广州市委正式发文作出筹建天河区的决定。“天河区”这个名称首次出现在文件上。1985年5月24日，国务院发文同意设立天河区，天河区从此定名。
