原属三河县地。据传，明嘉靖年间，海氏先祖海南悉由沧州迁居此地立村。因当地为明代较大牧马场，俗称大场，遂以此为村名；后大场又演变为大厂。
1952年设大厂回族自治区，1955年改为大厂回族自治县。1958年并入蓟县，改称蓟县大厂回族自治区公社。1962年复置大厂回族自治县。
1996年，大厂回族自治县面积176平方千米，人口约10.9万人，其中少数民族人口2.3万人，辖2个镇、3个乡：大厂镇、夏垫镇、祁各庄乡、邵府乡、陈府乡。县政府驻大厂镇。
2000年第五次人口普查，大厂回族自治县常住总人口112658人，其中：大厂镇39213人，夏垫镇30212人，祁各庄乡21817人，邵府乡9514人，陈府乡11902人。
2002年，大厂回族自治县面积176平方千米，人口约11.13万人。辖2个镇、3个乡，5个社区、105个行政村。县政府驻大厂镇。
2006年10月18日，祁各庄正式撤乡建镇。调整后，全县辖3个镇、2个乡：大厂镇、夏垫镇、祁各庄镇、邵府乡、陈府乡。
2010年第六次人口普查，大厂回族自治县常住总人口118474人，其中：大厂镇45298人，夏垫镇32686人，祁各庄镇20641人，邵府乡8697人，陈府乡10478人，大厂工业园区674人。
2013年，撤销陈府乡，设立陈府镇（冀民函[2013]204号）；撤销邵府乡，设立邵府镇（冀民函[2013]205号）。调整后，全县辖5个镇：大厂镇、夏垫镇、祁各庄镇、陈府镇、邵府镇。
