ศูนย์พัฒนาเด็กปฐมวัยเป็นหน่วยงานให้บริการวิชาการภายใต้สังกัด คณะพยาบาลศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ จัดตั้งขึ้นเมื่อวันที่ ๒ เมษายน พ.ศ. ๒๕๔๒ ในวาระของ รองศาสตราจารย์ ดร.ศิริพร ขัมภลิขิต เป็นคณบดี และรองศาสตราจารย์ ดร.นริศ ชัยสูตร เป็นอธิการบดี โดยใช้งบมิยาซาว่าในการก่อตั้ง มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นแหล่งฝึกปฏิบัติในการจัดการเรียนการสอนสำหรับนักศึกษาคณะพยาบาลศาสตร์ทั้งระดับปริญญาตรี บัณฑิตศึกษา และสาขาวิชาอื่น ๆ ที่เกี่ยวกับการดูแลเด็กสุขภาพดีและส่งเสริมสุขภาพเด็กปฐมวัย อีกทั้งเป็นแหล่งบริการวิชาการแก่สังคมโดยให้การเลี้ยงดูเด็กปฐมวัยซึ่งเป็นบุตรหลานบุคลากรของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ หรือชุมชนใกล้เคียงที่มีอายุตั้งแต่ ๖ สัปดาห์ ถึง ๓ ปีหรือก่อนเข้าอนุบาล นอกจากนี้ยังเป็นสถานที่ที่ใช้ในการศึกษาวิจัยด้านการเจริญเติบโต พัฒนาการและพฤติกรรมเด็กปฐมวัยเป็นแหล่งบริการวิชาการแก่หน่วยงานต่าง ๆ ทั้งภายใน ภายนอกมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

เดิมศูนย์พัฒนาเด็กปฐมวัยดำเนินการ ณ บริเวณชั้น ๓ อาคารบริการโรงพยาบาลธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ ผู้รับบริการทั้งหมดเป็นบุตรหลานบุคลากรของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ให้บริการดูแลเด็กได้ประมาณ ๔๐ คน ต่อมามีความต้องการในการเข้ารับบริการมากขึ้น ทั้งจากบุคลากรของมหาวิทยาลัยและบุคคลภายนอกที่อยู่รอบมหาวิทยาลัย ศาสตราจารย์ ดร.มรรยาท รุจิวิชชญ์ คณบดีคณะพยาบาลศาสตร์ในขณะนั้น โดยท่านอธิการบดี ศาสตราจารย์ ดร.สุรพล นิติไกรพจน์ ได้ของบประมาณจากสำนักงบประมาณและคณะพยาบาลศาสตร์ได้กู้เงินของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์อีกส่วนนึง ทำการขยายศูนย์พัฒนาเด็กปฐมวัย ให้สามารถรองรับเด็กได้อย่างน้อย 120 คน เพื่อรองรับความต้องการของชาวประชาคมธรรมศาสตร์ และหน่วยงานใกล้เคียง ปัจจุบันได้ย้ายที่ทำการมายังอาคารศูนย์ฯ แห่งใหม่ตั้งแต่ปี พ.ศ. ๒๕๔๙มีพื้นที่และห้องให้บริการเพิ่มมากขึ้น