En los años 1560, durante la colonización española de América, el procurador andaluz, Diego Alemán, organizó una expedición que partió desde la ciudad de La Paz hacia las tierras bajas al norte. Fue así que fue el primer español en llegar al río Amarumayo (hoy río Madre de Dios), pasando por el territorio de la actual provincia de Franz Tamayo.
Poco después de la declaración de independencia de Bolivia, la provincia de Franz Tamayo fue nombrada inicialmente como la provincia de Caupolicán por el libertador Simón Bolívar, por decreto supremo del 23 de enero de 1826. Esta provincia abarcaba geográficamente las actuales provincias de Franz Tamayo, Abel Iturralde y el territorio actual del departamento de Pando al norte.
A principios del siglo xix el Museo Nacional de Historia Natural de París organizó una expedición a Sudamérica, liderada por el naturalista Alcide d'Orbigny y acompañado por su compatriota Francois Rossignon. Este último exploró la provincia de Caupolicán y aportó considerablemente como taxidermista al trabajo de investigación de d'Orbigny, sobre todo en su obra "Descripción geográfica, histórica y estadística de Bolivia" (1845).
A mediados del siglo xix, la provincia de Caupolicán comprendía dos partidos. El denominado partido Grande, ubicado en el sur, incluía los pueblos y cantones de Suches, Pelechuco, Pata, Mojos, Inmaculada Concepción de Apolo, Santa Cruz del Valle Ameno y Atén. En el norte, estaba el partido Chico, también conocido como cantones del interior, con los núcleos de San José de Chupiamonas, Tumupasa, Ixiamas y el más distante territorio misionero de Cavinas, resultantes sobre todo de actividad religiosa franciscana.
En numerosas ocasiones se intentó cambiar el nombre de la provincia sin logros algunos, hasta que en noviembre de 1967, por sugerencia del diputado de Puerto Acosta, Daniel Delgado Cuevas, la Cámara de Diputados aprobó la Ley N. 254 de la misma fecha, para cambiar el antiguo nombre por la del escritor boliviano Franz Tamayo. La Provincia de Franz Tamayo recibe el nombre en reconocimiento de Franz Tamayo (1879-1956), escritor y político boliviano.
La Provincia de Franz Tamayo está ubicada en el Departamento de La Paz tiene como capital provincial a Apolo, limita al norte con la provincia de Iturralde y al sur con las provincias de Larecaja, Bautista Saavedra y Sud Yungas.
Se caracteriza por su diversidad ecológica y también por su clima húmedo y caluroso.