Tarhaomenapuuta on viljelty vuosituhansien ajan ja sen syntyhistoriasta on edelleen epäselvyyttä. Keskiaasialaisella villiomenapuulla, eevanomenalla (M. sieversii) on todennäköisesti keskeinen rooli tarhaomenan historiassa. Tien-shan-vuoriston omenametsiä 1930-luvulla tutkinut kasvinjalostaja Nikolai Vavilov arveli tämän ainoan suurihedelmäisen villiomenalajin syntyneen ilman ihmisen jalostustyötä; sitä levittivät erityisesti karhut, jotka syövät isoja hedelmiä. Ihmisen avustuksella eevanomena kulkeutui jo Antiikin ajalla silkkitietä myöten Kiinaan ja Välimerenmaihin, minkä jälkeen se on mahdollisesti risteytynyt muiden villiomenien kanssa. Vavilovin näkemyksen mukaan viljelty tarhaomena ja villi eevanomena ovat alkujaan yhtä ja samaa lajia, ja tämä näkemys on saanut tukea viime aikojen geneettisistä tutkimuksista.
Nykyisin tarhaomena on levinnyt ihmisen myötä kaikkialle maailmaan, ja se on suurimman sadon tuottava viljelyhedelmä maailmassa. Nimettyjä lajikkeita on tuhansia, Suomessakin useita satoja. Asianmukaisen hedelmäviljelyn käynnistäminen Mustilan kartanon mailla kuului myös A. F. Tigerstedtin suunnitelmiin hänen tullessaan Mustilan isännäksi 1901. Omenapuita kuitenkin istutettiin lähinnä kartanon asuin- ja talousrakennusten pihapiireihin, ei niinkään varsinaisen Arboretumin alueelle.
2000-luvun puolella Arboretumiin on istutettu koemielessä uusia, pääasiassa virolaisia ja venäläisiä omenalajikkeita, joita Suomessa on kokeiltu vähän. Eräillä niistä on ruusuomenapuulta (M. floribunda) periytyvä immuniteetti omenarupea vastaan, mistä johtuen ne soveltuvat hyvin luonnonmukaiseen viljelyyn.
