В январе 1604 г. князец эуштинских татар Тоян Ермашетов от имени своих соплеменников подал челобитную царю Борису Годунову с просьбой принять их в состав России и поставить на Томи русский город, который оберегал бы местных жителей от южных кочевников. Эту миссию возложили на сургутского письменного голову Гаврилу Писемского и тобольского голову Василия Тыркова. Удобным местом для строительства был выбран «знатный вышины пригорок» на правом берегу Томи, позднее названный Воскресенской горой. В сентябре того же года поставили рубленый город. Владения Тояна с 300 ясачными людьми вошли в состав нового Томского уезда.
Макет Томского города, несмотря на определённую условность, воссоздаёт зрительный образ средневекового города-крепости. Томский город (острог) в течение длительного времени был важным военным форпостом на юго-восточных рубежах России.
Главным делом томских казаков являлась оборона города от «немирных народцев». Грабительские набеги совершались в 1614, 1624, 1630, 1654 и последующих годах. Киргизы и калмыки, тарские, барабинские, иногда и чатские татары доставляли много хлопот жителям города и его окрестностей. Однако томские служилые люди неизменно давали им отпор. Томская крепость ни разу не была взята неприятелем.
Томский город стал главным опорным пунктом продвижения русских в глубь Сибири. Отсюда русские люди уходили в военные походы, «проведывали» новые земли, строили новые остроги, облагали сибирское население ясаком (дань мехами). С участием томских казаков были построены Енисейский, Кузнецкий, Красноярский, Мелесский, Уртамский, Умревинский, Ачинский остроги.
В 1629 г. Томску было велено «сидеть своим столом». Указом царя образован Томский разряд, в состав которого вошли Енисейский, Кетский, Кузнецкий, Нарымский, Красноярский остроги и на короткое время г. Сургут. Они управлялись из Томска через воеводскую канцелярию или съезжую избу.
Одной из главных функций воеводской канцелярии был сбор в казну пушнины с местного населения и увеличение ясашных плательщиков. Ясак платило всё мужское население в возрасте от 18 до 50 лет. Первоначально ясак выплачивали только соболями. Добыча его велась в огромных размерах – за 70 лет XVII в. только в Томском уезде было добыто 225 тыс. соболей, что должно было раньше или позже привести к сокращению количественного состава этого денежного эквивалента.
Более широкое представление о жизни города в далёком прошлом формируют археологические материалы – результат раскопок 1983 –1986 гг. на Воскресенской горе томского учёного-археолога Марии Петровны Чёрной. Это строительно-отделочные материалы, разнообразные предметы домашнего обихода, монеты – «чешуйки» и пр.
Одновременно с казацкими в Сибирь шли иные, духовные дружины, основывались монастыри, ставшие очагами книжной культуры. Именно при Томском Богородице-Алексиевском мужском монастыре была открыта в 1746 г. первая в Сибири русская школа под названием «Русское духовное училище», послужившая началом всей будущей образовательной системы Томска.
В XVIII в. Томск утратил своё военно-стратегическое значение. Облик города в XVIII в. сильно изменился. Главная часть его теперь располагалась под горой на берегу Томи. Над ней возвышалась крепость с башнями и церквями, а в отдалении от неё на другом холме стоял Алексеевский монастырь. Город становился крупнейшим административным, торговым и культурным центром Западной Сибири.