מייסדי הקיבוץ הם חברי תנועת 'החלוץ' מרוסיה, מליטא ומפולין. לאחר עלייתם ארצה נמנו עם מייסדי . בתחילת שנות ה-20 רכש יהושע חנקין עבור קק"ל קרקעות בעמק יזרעאל ובעמק חרוד. המשימה של כיבוש עמק חרוד השומם ומוכה הקדחת הוטלה על 'גדוד העבודה על שם יוסף טרומפלדור'. מוסדות היישוב חשבו שרק גוף גדול ומאורגן הנכון להתמודד עם קשיים יוכל לבצע את המשימה. חברי ה'גדוד' ראו בכך הזדמנות לממש את רעיון 'הקבוצה הגדולה', קבוצה שתמנה אלפי חברים שיתגוררו ביישובים סמוכים ויתפרנסו מחקלאות, תעשיה, תיירות, שירותים ועוד. ב-21 בספטמבר 1921 עלתה קבוצה מחברי 'גדוד העבודה' למעיין חרוד והקימה את קיבוץ עין חרוד. ב-13 בדצמבר 1921 התיישבה בסמוך קבוצה שנייה, שמנתה 45 חברים וחמש חברות, והקימה את תל יוסף.
בתחילה היו תל יוסף ועין חרוד יחידה משקית אחת בשתי נקודות סמוכות. בשנת 1923, בעקבות דרישתם של אנשי עין חרוד ליתר אוטונומיה במסגרת 'גדוד העבודה' התרחש פילוג ב'גדוד'. חברי עין חרוד עזבו את ה'גדוד' והקימו גוף ארצי נפרד. כתוצאה מהפילוג התפרק המשק המשותף ועין חרוד ותל יוסף היו ליישובים נפרדים. בעין חרוד התרכזו עוזבי 'גדוד העבודה' (כשליש מחברי במשק המשותף), ובתל יוסף התרכזו החברים הנותרים, שבחרו להשאר ב'גדוד העבודה'. תל יוסף היתה למרכז הפעילות הרעיונית והחברתית של 'גדוד העבודה'. בשנים הראשונות הוחלט לפתח במקום משק חקלאי מעורב, ולכן נערכו נסיונות בענפים חקלאיים שונים ובשיטות חקלאיות שונות במטרה להתאימם לתנאים במקום.
בשנת 1927 פרשו אנשי 'השמאל' של 'גדוד העבודה', חזרו לרוסיה והקימו בקרים את קיבוץ 'וויה נובה'. קבוצה אחרת פרשה והקימה את המושב כפר ויתקין. בשנות ה-20 המאוחרות הצטרפו לקיבוץ קבוצת חברים מכפר גלעדי ומתל חי וכן קבוצת 'במחנה', חלוצים יוצאי צ'כיה שישבו ברחובות. בשנת 1929 עבר הקיבוץ למקום הקבע במורדות גבעת קומי והצטרף יחד עם הקיבוצים האחרים של 'גדוד העבודה' לתנועת 'הקיבוץ המאוחד'. באותה שנה, במאורעות 1929 הותקף הקיבוץ, והחברים הצליחו להדוף את התוקפים.
בשנות ה-30 התרחב הקיבוץ והתבסס. המשק החקלאי היה מהגדולים בארץ וכלל ענפים רבים. הוקמו מפעלי תעשייה ראשונים והמשק השתתף בהקמת מפעלים אזוריים, בהם מפעל המים וקואופרטיבים להובלה. בשנים 1934-1932 הצטרפו לקיבוץ חברי תנועת 'דרור' מפולין. בשנת 1934 נקלטה חברת נוער ראשונה מגרמניה. במאורעות 1936 עובדי הכרם והפרדס הותקפו פעמים רבות, ונהדפה התקפה על חצר משק. רבים מהחברים הצטרפו לחיל הנוטרים. בתקופת מלחמת העולם השנייה שירתו חברים רבים בצבא הבריטי ובפלמ"ח. בקיבוץ היה בסיס של כוחות הפלמ"ח ופלוגות השדה. בתקופת המלחמה ולאחריה נקלטו בקיבוץ עולים מפולין, מצ'כיה ומגרמניה, חלקם ניצולי שואה, וכן גם חברות נוער מגרמניה, אוסטריה, ישראל ומארצות נוספות. ב'שבת השחורה' נהרג אחד מחברי הקיבוץ ורוב הגברים נאסרו. במלחמת העצמאות שירתו חברי הקיבוץ ביחידות צה"ל השונות. בשנת 1952 בעקבות הפילוג ב'קיבוץ המאוחד', עזבה קבוצת חברים את תל יוסף ועברה לקיבוץ בית השיטה. תל יוסף הצטרף ל'איחוד הקבוצות והקיבוצים'.
בשנות ה-50 החל תהליך של צמצום מספר הענפים החקלאיים. בוטלו ענפים לא רווחיים והורחבו ענפים אחרים. המשק כולל בית דפוס גדול ומפעל מתכת. בשנות ה-90 החל תהליך של הפרטת הצריכה הפרטית.
הקיבוץ נקרא על שם יוסף טרומפלדור, מייסד גדוד נהגי הפרדות במלחמת העולם הראשונה ומראשי תנועת 'החלוץ' ברוסיה, שנפל ב-1920 בהגנה על תל חי.
בתל יוסף נמצא 'בית טרומפלדור', מוזיאון המציג את סיפור חייו של יוסף טרומפלדור ואת תולדות 'גדוד העבודה', תנועת 'החלוץ' והעלייה השלישית. במקום גם ארכיון 'גדוד העבודה'.