Tohisoo küla kirjati teadaolevalt esmakordselt Taani Hindamisraamatusse 1241.aastal 16 adramaa suuruse külana TOIS. Sellest 8 adramaad kuulus A Eurandi nimelisele ülikule ja 8 adramaad Hermannile koos kahe vennaga.
1298.aastast oli küla von Toisi vasallisugukonna asukoht. 1459.aastast kuulus küla Saksa ordu Tallinna Komtuurkonna, hiljem Ruila ordumõisa alla. 1565.aastal oli Tohisoo külas 6 peret kokku 6,5 adramaaga ning vesiveski 2 adramaaga. Arvatakse et vesiveski asunud praeguse Sillaotsa veski lähedal üle jõe. 1586.aastal kuulus küla Hans Burdtile, 1620.aastast tema lesele. Veski renditi Bernd Bockile.
Burtide ajal on tõenäoliselt rajatud ka mõis. Nende käes püsis see 18.sajandi alguseni. Mõisa Põhjasõja aegsetest ja järgnevatest omanikest on talletatud sellised nimed ja aastaarvud:
1710 ja 1717- Hermann Friedrich Bellingshausen
1713 – Eva Helena Bock
1719 – Friedrich Wilhelm Udam
1725 – Georg Johann Bock ja Gotthard Wilhelm Essen
1739 – Karl Magnus Korff
1744.aastal pärandus mõis Berend Johann Wrangellile, kelle järglased pidasid mõisa kuni võõrandamiseni Eesti Vabariigi poolt. 19.sajandi teisel poolel varustas mõis oma viinavabriku toodanguga Kohila kivisilla nurgal mõisa maadel asunud Sillaotsa kõrtsi.
Sajandi lõpul oli mõisal täistõuline friisi kari, vesiveski (u 1875.aastast), väike lubjapõletusahi, tellisepõletusahi. Peale Põhjasõda 1720.aastatel ehitatud kivist ühekordne mantelkorstnate ja sammasportikusega elumaja langes 1905. – 1906. aastal tegutsenud mõisapõletajate ohvriks, kes esimese Vene revolutsiooni päevil Läänemereprovintsides rüüstasid. Sel viisil hävis Eesti aladel rohkem kui kakssada viiskümmend mõisahoonet.
Praegune, historitsistlikus stiilis mõisahoone sai valmis 1910. aasta paiku, veidi enne Esimese maailmasõja puhkemist 1914. aastal. 1919. oktoobris Eesti Vabariigi Asutava kogu poolt kehtestatud maaseadusega alustati ka Tohisoo mõisa maade ümberjagamist.
