В 1604 году был заложен Томский острог. Активное участие в его создании, охране и последующем развитии принимали казаки.
Служба не ограничивалась только караулами и военными походами. Казакам нужно было как-то жить и обустраивать быт, кормить себя и семьи, строить жилье.
Недалеко от Томска за рекой Томью и ее притоком Поросом расположились черноземные, плодородные земли и широкие луга. В период с 1620-х по 1770-е годы здесь стали естественным образом появляться первые заимки и деревни. Свои названия они получали по фамилиям казачьих семей.
В 1626 году потомственный казак Сеченов вместе с братьями основал свой хутор-заимку Сеченовский, который в последствии вырос до двух полноценных деревень Верхнее и Нижнее (сейчас исчезнувшая) Сеченово. Верхнее Сеченово постепенно развивалось, к началу XX века в нем жило уже более 300 жителей, были свои хлебозапасный магазин и мелочная торговая лавка.
С 1920-х по 1950-е село Верхнее Сеченово пережило тяжелые годы коллективизации и массовых репрессий, Великую Отечественную войну и период восстановления. В 1950—1960 годах в селе работал колхоз «Путь к коммунизму», была своя средняя школа (учились до 7 класса).
С распадом СССР и началом 1990-х годов деревня столкнулась с экономическими и демографическими вызовами. Закрывались производства, население в поисках заработка и лучшей жизни стало массово переезжать в город и делает это до сих пор.
По данным последней переписи в Верхнем Сеченово проживает 144 человека. Деревня входит в состав Рыбаловского сельского поселения Томского района.