У XIX ст. в с. Томилівка існувала церковнопарафіяльна школа. У 1890-х роках вона містилася в старій однокімнатній хаті. Школярі навчалися у дві зміни; всіх навчав один учитель. Базовими предметами були арифметика і Закон Божий. Раз на тиждень до школи приїздив батюшка із с. Блощинці, щоб викладати Закон Божий.

       У 1910-1914 рр. школа розміщувалася в будівлі, розділеній навпіл: в одній кімнаті був клас, де навчалися учні, в іншій жив учитель А. Головко.

       У 1917 р. школа стала чотирирічною. У 1930 р. в ній навчалося 196 учнів. Функціонувала бібліотека, в якій налічувалося 526 книжок.

      Восени 1932 р. в Томилівській школі відкрили 5-й клас, у 1935 р. вона була семирічною. Цього року в школі навчалося 214 учнів. Уроки проводили в трьох приміщеннях, розташованих далеко одне від одного. Після війни громадськість села вирішила передати недобудовану споруду клубу школі.

     У 1952 р. відкрили 8-й клас, в якому навчалися діти з навколишніх сіл Кожеників, Бирюків, Клочок. Навесні 1953 р. учні цього класу перейшли в нове приміщення, у просторий світлий клас. Через два роки школа відзначала радісну подію - святкувала перший випуск 10-го класу. Наступні три роки випускала по два 10-х класи.

      Щороку в школі відбувалися зміни. У грудні 1955 р. її було електрифіковано і силами учнів збудовано майстерню. 1959 р. вчителі та учні посадили чудовий сад. збудували теплицю. У 1960 р. при школі відкрили інтернат на 25 місць та їдальню.

     У 1960 р. почалося будівництво нового корпусу школи. На будівництві працювати вчителі й учні. У 1962 р. старші класи перейшли в нове приміщення.

     У 2000 р. Томилівську середню школу реорганізовано в загальноосвітню І-III ступенів. 

У квітні 2001 p., згідно з рішенням голови Білоцерківської районної державної адміністрації, Томилівська  загальноосвітня  школа  І-ІІІ  ступенів  реорганізована  в Томилівське  навчально-виховне об’єднання  „Загальноосвітня  школа І-ІІІ ступенів – дитячий садок”

  У 2021 році  Томилівське  навчально-виховне об’єднання „Загальноосвітня  школа І-ІІІ ступенів – дитячий садок”  було реорганізовано  в Томилівську гімназію-початкову школу