История кадетского корпуса восходит к 1802 году, когда в Тамбове, по примеру Тульского военного училища, было учреждено военное училище для 120 "недостаточных дворянских детей". Задача училища состояла в воспитании дворянских детей, лучшие из которых поступали бы затем в кадетские корпуса и университеты. По проекту о губернских корпусах, утвержденному в 1830 году, Тамбовское военное училище решено было преобразовать в кадетский корпус, к коему причислить дворянских детей не только Тамбовской, но и соседних губерний: Пензенской, Симбирской, Воронежской и Саратовской. Для устройства кадетского корпуса предполагалось использовать дворянские пожертвования на военное воспитание, собиравшиеся с 1805 года, а также и новые сборы для этой цели. Однако поступавшие пожертвования были невелики, что вызвало Высочайшее повеление от 29 декабря 1834 года: "принимать в Тамбовский корпус (равно как и в другие кадетские корпуса) только то число молодых дворян, которое следовать будет по расчету процентов с капитала, губерниею пожертвованного".
Малозначительность сумм, пожертвованных тамбовским дворянством, устраняла возможность учреждения Тамбовского кадетского корпуса. Вместе с тем, в октябре 1834 года воронежское дворянство одобрило проект губернского предводителя В. В. Тулинова об учреждении в г. Воронеже кадетского корпуса вместо Тамбовского. Тамбовские дворяне возбудили ходатайство об оставлении корпуса в Тамбове, которое было удовлетворено императором в 1836 году. Однако вскоре воронежский дворянин Н. Д. Чертков пожертвовал полтора миллиона рублей ассигнациями на сооружение кадетского корпуса в Воронеже, и тамбовскому дворянству пришлось согласиться на упразднение своего корпуса. Доклад об этом был сделан императору в сентябре 1836 года, при его личном посещении Тамбова, по пути из города Чембара Пензенской губернии. В следующем году последовало Высочайшее повеление: с открытием в г. Воронеже кадетского корпуса, существующий в г. Тамбове кадетский корпус упразднить и Тамбовскую губернию причислить к Михайловскому Воронежскому кадетскому корпусу.
5 августа 1844 года Тамбовский кадетский корпус был торжественно закрыт в присутствии генерал-майора Н. Д. Черткова. Кадеты корпуса были отправлены на казенное содержание в столичные корпуса. В течение последующих двух лет велась перестройка и ремонт зданий. Наконец, в 1846/47 учебном году заведение было открыто в новом виде — малолетнего отделения (подготовительного класса) Воронежского кадетского корпуса. По штату в Тамбовском корпусе положено было 100 кадет, из которых составлялась неранжированная рота. Учебные занятия начались с 3 августа 1846 года, при 50 учащихся. 17 августа 1846 года корпус посетил герцог Максимилиан Лейхтенбергский и "изволил остаться совершенно доволен". По некоторым источникам, это произошло в 1841 г. В Тамбове располагались начальные классы, а потом воспитанников переводили в старшие классы Воронежского кадетского корпуса. В 1859–1861 гг. здесь училось 90 детей тамбовских дворян. Во главе Тамбовского кадетского корпуса стоял заведующий корпусом, который во всем подчинялся директору Воронежского кадетского корпуса. В 1866 г. Тамбовский кадетский корпус был упразднён, однако имеются сведения, что обучение в нём продолжалось до 1869 г.
В 1870-х гг. на месте кадетского корпуса располагался Екатерининский учительский институт. Здание сгорело в 1920-х гг. Ныне на его фундаменте, на пересечении улиц имени Карла Маркса и Студенецкой набережной, стоит один из корпусов лицея No 29.
Среди воспитанников кадетского корпуса были будущий изобретатель лампочки накаливания и множества других изобретений А. Н. Лодыгин; генерал-майор С. И. Мосин, создатель трёхлинейной винтовки образца 1891 г.; мемуаристы Г. П. Фёдоров и С. фон Дерфельден.