欧洲首个在托列斯海峡航行的人是葡萄牙海员托列斯(葡萄牙语:Luís Vaz de Torres)——西班牙桂洛斯(Pedro Fernandes de Quirós)的考察队的副司令。1605年,考察队从秘鲁航行至南太平洋,桂洛斯的船只返回墨西哥后,托列斯继续他预期经摩鹿加群岛到马尼拉的航行。他行经新几内亚以南海域,可能也看到澳大利亚的极北处,但并无确切纪录证明。
在1769年,苏格兰地理学家亚历山大·道尔林普(Alexander Dalrymple)找到了托列斯这次到马尼拉的航行纪录,他并以托列斯的名字为托列斯海峡命名。
星期四岛的威尔士亲王岛的景色,两个在托列斯海峡的岛屿。在1770年,詹姆斯·库克占领整个澳大利亚东部,他沿澳大利亚海岸航行时曾经过托列斯海峡。伦敦传道会在1871年到达达恩利岛(Darnley Island),托列斯海峡群岛此后在1879年被昆士兰占领。所以,群岛后来成为了英国的殖民地。
托列斯海峡在儒勒·凡尔纳的《海底两万里》中被形容为危险的海峡,潜艇鹦鹉螺号曾在那里搁浅。