Tiene su origen en 1945, cuando en un desfile de gigantes y cabezudos, unos jóvenes que querían participar en el mismo cogieron los tomates y se los arrojaron. Las fuerzas del orden condenaron a los responsables a pagar los destrozos. Al año siguiente los jóvenes repitieron el altercado y de nuevo fueron disueltos por las fuerzas del orden. Tras repetirse esto mismo en los años siguientes, la fiesta quedó establecida, aunque de modo no oficial. Durante unos años se prohibió bajo penas incluso de cárcel, lo que llevó a los vecinos a organizar lo que llamaron "el entierro del tomate", en el que salían en procesión portando un ataúd con un gran tomate, acompañados por la banda de música que interpretaba marchas fúnebres a su paso.

En 1959, gracias a la presión ejercida por todos los vecinos, el pueblo autorizó definitivamente la Tomatina, y al lanzamiento de tomates se añadieron otras costumbres, como rociar con agua e incluso meter en fuentes a los rivales. Pero ahora se impuso la norma de que sólo se podrían arrojar tomates después de que sonase un cohete y deberían finalizar cuando sonase un segundo.

Entre 1975 y 1980 la fiesta fue organizada por los Clavarios de San Luís Bertrán, que fueron quienes llevaron los tomates, ya que antes cada participante los traía de su propia casa. Desde 1980 es el Ayuntamiento quien provee de tomates a los participantes, siendo cada año mayor el número de toneladas de tomates utilizados, así como el de visitantes.

A las once en punto de la mañana, comienza la batalla del tomate. En el centro de la plaza plantan un gran palo untado de grasa y con un jamón en lo alto. Los jóvenes intentan escalar el palo para llevarse el jamón, pero la grasa les hace resbalar. Cuando finalmente, uno consigue cogerlo, la gente lo vitorea y grita: ¡Tomate, tomate!

Entonces suena un petardo. Es la señal de que la fiesta va a empezar. Los camiones de tomates van a llegando a la plaza. La gente desde los balcones tira cubos de agua a la multitud para ayudarle a soportar el calor. Las puertas de las casas, de los bares, de las tiendas, están cerradas. Unos minutos después, sobre un camión, varios hombres empiezan a lanzar los tomates contra la gente sin piedad.

Pronto el suelo está lleno de tomates y entonces empieza la verdadera batalla campal. Todo el mundo se pelea por cogerlos y lanzarlos con todas sus fuerzas a los demás. Los tomates son blandos, pero si los lanzas con fuerza hacen daño. Explotan y se machacan contra la gente, contra el suelo, contra las paredes de las casas, contra las ventanas. Una lluvia de tomates te cae encima y no puedes hacer nada para evitarlo. Por el suelo pasa un río de tomate triturado. La plaza se tiñe de rojo, las calles se cubren de salsa de tomate. El delirio dura dos horas. Hacia la una, el cuarto camión se aleja despacio, vacío. Suena otro cohete. Significa que la batalla ha terminado. Nadie puede lanzar ni un solo tomate, si alguien lo hace tendrá que pagar una multa. Ahora los participantes llenos del jugo y la pulpa de los tomates pueden ducharse en las 300 duchas provisionales instaladas en el pueblo. Más de 40.000 personas se divierten como niños y se lanzan 130.000 kilos de tomates en esta popular fiesta de Buñol, una celebración que logró en agosto de 2002 la declaración de Fiesta de Interés Turístico Nacional, ya que por detrás de los Sanfermines, es posiblemente la segunda fiesta española más conocida a nivel mundial.