A Tokio Hotelt 2001-ben alapította a Kraulitz ikerpár (Bill és Tom) akikhez a dobos Gustav Schäfer és a basszusgitáros Georg Listing is csatlakozott. A kezdetekben még csupán egy angol nyelvű demo anyaggal próbálkoztak, ami nem lett igazán sikeres. A banda neve ekkor még Devilish volt és kisebb koncerteken és tehetségkutató műsorokban is felléptek. 2003-ban fedezte fel őket Peter Hoffmann producer, ekkor változtatták meg a nevüket Tokio Hotelre. Nemsokára a Sony BGM szerződést ajánlott nekik, ám 2005-ben a szerződést felbontották, így a csapat végül a Universal gondozásában jelentette meg első kislemezét Durch den Monsun címmel, mely a német listákon hat nap alatt az élre tört. A következő kislemez a Schrei ötödik helyig jutott.

A Tokio Hotel debütáló albuma a Scheri 2005 szeptemberében jelent meg és csakhamar platinalemezes lett. Ezután jelent meg a következő két kislemez a Rette mich és a Der letzte Tag, melyek szintén a csúcsra törtek. Csakúgy mint a második album előtt kiadott Übers Ende der Welt 2007-ben. 2007 februárjában jelent meg a második stúdióalbum Zimmer 483 címmel. A srácok az album megjelenése után egy hónappal kezdték meg első turnéjukat, mely hatalmas siker lett.

Mivel a német nyelvű albumok hivatalosan csak Németországban jelentek meg, 2007 júniusában jelent meg a Schrei angol nyelvű kiadása Scream címmel, melyen a Zimmer 483 számainak angol nyelvű verziói is megtalálhatóak. Nem sokkal ezután a banda elkezdte kiadni az angol nyelvű kislemezeit is, a sort a Monsoon nyitotta, ezt pedig három másik követte. 2007-ben és 2008-ban számos nemzetközi turnéhelyszínen megfordultak, melyből a legjelentősebb a 1000 Hotels európai koncertkörút, amelynek azonban jópár helyszínét le kellett mondaniuk, mivel Bill megbetegedett és meg kellett műteni. Szerencsére a műtét jól sikerült és Bill nemsokára újra tudott énekelni.

2009. október 2-án jelent meg legújabb albumuk, a Humanoid. Bár a lemez vegyes fogadtatásbna részesült, az első kislemez, az Automatisch (és angol nyelvű verziója, az Automatic) jellemzően pozitív kritikákat kapott és a slágerlistákon is jól teljesített.

A banda számos zenei díjat nyert, legjelentősebb ezek közül a 2005-ös két németországi COMET díjuk és a Legjobb új előadó díj a 2008-as MTV Video Music Award díjátadón.