Der Weiler Talhausen wurde im Jahr 1304 als "Dalhusen" im Esslinger Urbar des Katharinenspitals das erste Mal urkundlich erwähnt. Im Jahr 1399 erwarb Graf Eberhard der Milde einen Teil des Ortes von Anna von Klingenberg. Bereits 1336 hatte Graf Ulrich III. die Stadt Markgröningen erworben. Die Bewohner gehörten vermutlich zum Pfarrsprengel der Glems abwärts gelegenen Frauenkirche. Erstaunlich ist, dass man Talhausen sehr früh besiedelte, denn die Siedlung war stark überschwemmungsgefährdet. Deshalb sind die Häuser auch etwas höher gelegen. (Heute führt die Glems weniger Wasser). Die sogenannten hinteren und vorderen Talhauser Berge waren ursprünglich alles Weinberge, Belege für den stadtnah gelegenen Weinbau. Es finden sich in Talhausen noch Reste, des aus dem 18./19. Jahrhundert stammenden Kalksteintrockenmauerwerks. Die Prallhänge sind sehr steil und ca. 90 Meter hoch. Die Talhäuser Berge werden, da sie sehr steil und wenig der Sonne ausgesetzt sind, schon längere Zeit nicht mehr bewirtschaftet. Der Wiederbewaldungsprozess hat seit einiger Zeit eingesetzt. An den Südhängen (Gewann Geiß) wird heute noch Wein angebaut.

Das Wasser der Glems lieferte die dringend benötigte Energie für diesen frühen „Industriestandort“. Hier gab es bereits im Jahr 1304 die „Löhlinsmühle“, die heutige Untere Mühle. Aus dem Jahr 1416 stammt der erste Nachweis für die ursprünglich dem Heilig-Geist-Spital gehörende Spitalmühle. 1424 wird die Obere Mühle als „Mühle zu Cannstatt“ erstmals erwähnt. Hier wurde der berühmte Buchdrucker Hans Grüninger geboren. Ein Druck aus seiner Offizin ist im Wimpelinhof ausgestellt. Ferner arbeitete am Wasserlauf eine Walkmühle. Von 1786 bis 1971 stand an der Glems auch eine Papiermühle, sie brannte zwei Mal ab. Einen weiteren Industriebetrieb, eine Hammerschmiede, betrieb hier David Johann Heller aus Leutenbach (Winnenden) zwischen 1838 und 1869. Sie wurde von seinem gleichnamigen Sohn bis zu dessen Tod im Jahr 1880 weiter betrieben. Danach übernahm sie Friedrich Keuerleber. In Talhausen befindet sich seit 1980 ein großes, modernes und leistungsfähiges Klärwerk, dass vom Abwasserzweckverband Gruppenklärwerk Talhausen betrieben wird. Diesem Zweckverband gehören die Gemeinden Schwieberdingen, Eberdingen, Hemmingen, Korntal-Münchingen (für Münchingen) und Markgröningen an. Das Klärwerk ist heute im Ortsbild dominierend.