周屬燕國。

秦、漢西部屬上谷郡，東部屬薊縣。

唐天寶元年（742），析薊縣置廣平縣。

唐建中二年（781），析薊縣西部置幽都縣。

五代廣平縣更名玉河縣。

遼開泰元年(1012)，幽都縣更名宛平縣。

金貞元元年（1012），玉河縣并入宛平縣。

元大部屬大都路宛平縣，齋堂鎮(zhèn)沿河城一帶初屬礬山縣，后屬懷來縣。

明洪武元年（1368），大都路改為北平府。

永樂元年（1403），北平府更名順天府。

1914年10月，順天府改置京兆地方。

1928年，撤京兆地方，改隸河北省，宛平縣劃歸河北省，部分區(qū)域劃歸北平市。

1949年1月14日至1949年7月31日，宛平縣屬察哈爾省平西專區(qū)。

1949年1月15日至1952年6月，東部先后為第二十八、第二十、第十六區(qū)，西部屬河北省宛平縣。

1952年6月，第十六區(qū)更名門頭溝區(qū)；9月，宛平縣劃歸北京市，門頭溝區(qū)與宛平縣及同時劃歸北京市的房山縣第一區(qū)7個村、第四區(qū)22個村、第五區(qū)46個村以及良鄉(xiāng)縣3個村共78個村合并為京西礦區(qū)。

1958年5月，京西礦區(qū)更名門頭溝區(qū)，沿用至今。