Муромцево основано в 1707 году и названо по фамилии первого поселенца Ивана Муромцева — сына крестьянина Афанасия Муромцева, высланного в Сибирь по приказу боярина Петра Салтыкова. Благодаря своему расположению на ответвлении Сибирского тракта, Муромцево превратилось в местный торговый центр.
В частности, в XIX веке сюда прибыли многочисленные переселенцы из среднерусских губерний: Смоленской, Рязанской, Пензенской и Тамбовской.
С 1918 года — центр Муромцевской волости Тарского уезда.
С 1925 года — административный центр Муромцевского района.
В 1936 году организован Петропавловский крахмало-паточный завод. В 1968 году посёлок Петропавловка вошёл в состав села Муромцево.
С 1968 года — посёлок городского типа.