Il paese posto alle pendici del monte Pincio fu proprieta’ della famiglia Della Faggiola e poi dei Malatesta. E’ possedimento della chiesa feretrana fino al 1296, quando il ghibellino Maghinardo Pagani, conducendo riminesi e montefeltrani assieme(caso raro nella storia di queste terre) riuscì a conquistarlo. Il dominio duro’ poco e Talamello venne di nuovo soggiogato a Roma. Fu infeudato dal sommo pontefice a Uguccione della Faggiola, entrando sotto il controllo della casata.E’ il cardinale Egidio Albornoz che se lo riprende nel 1355.Nel 1390 il castello viene venduto a Galeotto Malatesta e poi nel 1416 confermato a Carlo Malatesta.Pio II lo infeuda,come altri borghi vicini tolti a Sigismondo Pandolfo Malatesta, ai Guidi di Bagno e ai Malatesta di Sogliano. Con essi (1490) ha “inizio” la produzione di polvere da sparo nei mulini di Talamello che si concludera’ nella seconda metà del secolo XX, dopo circa 500 anni di attività.Un cenno di attenzione merita sicuramente il piccolo cimitero abbastanza vicino al paese,in cui si trova la cella che racchiude piccoli tesori artistici: infatti è completamente decorata con affreschi, datati 1437, di Antonio Alberti da Ferrara. A Talamello c’è anche uno splendido Crocifisso del ‘300 che, ogni lunedì di Pentecoste, portato in processione, richiama fedeli da tutta la zona limitrofa; molti ritengono che l’autore di questo Crocifisso sia Giotto,  dipinto nel 1300, è conservato sull’altare maggiore della seicentesca chiesa parrocchiale di S.Lorenzo; sempre in questa piccola ma preziosa chiesetta si può ammirare una Madonna con Bambino del ‘400, bella statua policroma lignea, ed un altrettanto ben fatto crocifisso ligneo del XVI secolo.
Il prestigioso patrimonio pittorico di Talamello è stato, nel 2002, arricchito con l’apertura del Museo-pinacoteca Gualtieri "Lo splendore del reale", costituito da oltre 40 tele che il pittore di origini talamellesi Fernando Gualtieri ha donato dal Comune.
Per chi capita in paese é d’obbligo una sosta alla grande fontana che ne abbellisce la piazza e la camminata boscosa fino al Pincio, dove, tra castagni, pini e ricco sottobosco, si può ammirare tutta la Valmarecchia. Curiosi sono i due depositi di polvere da sparo a forma ottogonale, dei secoli XIX e XX (loc. Campiano), unici testimoni sopravvissuti al termine della produzione.
Talamello è sede di importanti iniziative di valorizzazione di prodotti tipici. Ad ottobre la Fiera delle Castagne della Valmarecchia, mentre in novembre Talamello diventa la capitale del formaggio di fossa, con una bella fiera dedicata al prodotto: questa caciotta, tipica della zona, viene fatta riposare e maturare in fosse ottenute nel banco di roccia arenaria su cui è fondato il paese stesso (il nome infatti deriva da thalamos, cioe’ grotte, abitazione); dopo tre mesi di stagionatura la caciotta è pronta ad essere consumata e prende il nome di L’Ambra di Talamello (così "battezzata" dal poeta Tonino Guerra), considerati gli odori e i sapori con cui si arricchisce. Questa usanza di mettere il formaggio nelle fosse non nasce con intento culinario: tutto il procedimento pare risalga al medioevo quando gli allevatori della zona dovevano nascondere i formaggi ai predoni e ai ladri; o piu’ semplicemente era necessario che li conservassero per un periodo piu’ lungo senza che questi seccassero eccessivamente. In questo caso si perde un poco di poesia, ma il sapore di questo prodotto rimane sempre impareggiabile.
Talamello è noto anche come patria del musicista Amintore Galli, autore dell'Inno dei Lavoratori, che insieme a Bandiera Rossa e a L'Internazionale rappresenta uno dei tre inni più significativi del movimento operaio italiano.