โรงเรียนวัดท่าหมื่นราม ตั้งอยู่เลขที่ 999 หมู่ที่ 13 ตำบลท่าหมื่นราม อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก เดิมมีที่ตั้งอยู่บริเวณวัดท่าหมื่นราม หมู่ที่ 1 ตำบลท่าหมื่นราม ต่อมาในปี พ.ศ. 2514 ได้มีการแบ่งเขตการปกครองและจัดตั้งหมู่บ้านใหม่ จึงเปลี่ยนที่ตั้งเป็นหมู่ที่ 13 ตำบลท่าหมื่นราม อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก ซึ่งเป็นที่ตั้งของโรงเรียนจนถึงปัจจุบัน
โรงเรียนเปิดทำการเรียนการสอนครั้งแรกเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2467 โดยมี นายตี๋ ไชยพงษ์ ดำรงตำแหน่งครูใหญ่และเป็นครูผู้สอนเพียงคนเดียว เปิดสอนในระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 โดยใช้ศาลาการเปรียญวัดท่าหมื่นรามเป็นสถานที่จัดการเรียนการสอน และได้รับการสนับสนุนงบประมาณจากเงินช่วยการประถมศึกษา
เมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2491 ได้มีการประกาศใช้พระราชบัญญัติยกฐานะครูให้เป็นข้าราชการพลเรือนประเภทข้าราชการครู ส่งผลให้ครูได้รับเงินเดือนจากงบประมาณแผ่นดินในสังกัดกระทรวงศึกษาธิการ
ต่อมาเมื่อวันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2521 โรงเรียนและข้าราชการครูได้โอนไปสังกัดองค์การบริหารส่วนจังหวัด ตามพระราชบัญญัติการโอนโรงเรียนประถมศึกษาบางประเภท โดยยังได้รับงบประมาณสนับสนุนผ่านกระทรวงมหาดไทย และเมื่อวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2523 โรงเรียนได้โอนมาสังกัดสำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ พร้อมทั้งได้รับการจัดสรรงบประมาณจากกระทรวงการคลังผ่านกระทรวงศึกษาธิการ
ด้านการจัดการศึกษา โรงเรียนเปิดสอนตั้งแต่ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ในระยะแรก ต่อมาในปี พ.ศ. 2514 ได้ยื่นขออนุญาตขยายการจัดการเรียนการสอนไปจนถึงระดับประถมศึกษาตอนปลาย และได้รับอนุญาตให้เปิดสอนตั้งแต่ปีการศึกษา 2515 เป็นต้นมา
ในปี พ.ศ. 2519 กระทรวงศึกษาธิการได้ประกาศขยายการศึกษาภาคบังคับในพื้นที่ตำบลท่าหมื่นราม อำเภอวังทอง และโรงเรียนได้ดำเนินการจัดการศึกษาภาคบังคับอย่างเต็มรูปแบบตั้งแต่ปีการศึกษา 2520 เป็นต้นมา
ต่อมาในปี พ.ศ. 2521 กระทรวงศึกษาธิการได้ประกาศใช้หลักสูตรประถมศึกษา พุทธศักราช 2521 โดยเริ่มใช้กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 และทยอยขยายการใช้หลักสูตรขึ้นปีละ 1 ชั้น จนครบถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 พร้อมยกเลิกชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 เพื่อให้สอดคล้องกับโครงสร้างการศึกษาระดับประถมศึกษาของประเทศ
ตลอดระยะเวลากว่า 100 ปี โรงเรียนวัดท่าหมื่นรามได้พัฒนาการจัดการศึกษาอย่างต่อเนื่อง ยึดมั่นในการพัฒนาผู้เรียนให้มีคุณภาพทั้งด้านความรู้ ทักษะ คุณธรรม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ ภายใต้การมีส่วนร่วมของผู้บริหาร คณะครู ผู้ปกครอง ชุมชน และทุกภาคส่วน เพื่อมุ่งสู่การเป็นสถานศึกษาที่มีคุณภาพ และเป็นศูนย์กลางการเรียนรู้ของชุมชนอย่างยั่งยืน