唐兴隋亡，建中二年（781）， [[ 析蓟县 ]] 西部与 [[ 广平县 ]] 东部置 [[ 幽都县 ]] ，区境东部属广平县。县治所由原古城（ [[ 石景山 ]] 区）迁至区境内辛秤村（今分东、西辛秤），此为境内设县之始。光启中年（885年~888年），置永兴、矾山二县，区境西部属 [[ 矾山县 ]] 。

[[ 乾宁 ]] 三年（896）， [[ 李克 ]] 用兵征幽州卢龙军节使 [[ 刘仁恭 ]] ，渡木瓜涧（区境内 [[ 清水 ]] 河流域）被刘所败。

刘仁恭撤矾山县、幽都县置 [[ 玉河县 ]] ，区全境属玉河县。

[[ 契丹 ]] 势力进入 [[ 华北 ]] 。为报契丹援立之功， [[ 天福 ]] 三年（938），后晋 [[ 高祖 ]][[ 石敬瑭 ]] 割燕、云等16州归契丹，玉河县属契丹。 [[ 开泰 ]] 元年（1012），辽改幽都县为 [[ 宛平县 ]] ，宛平县名始于此。

金天眷元年（1138），玉河县废，区境归属宛平县。辽、金两代，兴寺拜佛，众多高僧到 [[ 潭柘寺 ]] 、 [[ 戒台寺 ]] 研习佛法。戒台寺虽建于唐，但其规模和样式基本是辽代的风格，是我国北方保存辽代文物最多、最完整的寺院。其中佛塔、石经幢、戒坛等，都是辽代佛教中十分罕见的珍品。

“ [[ 辽三彩 ]] ”在中国瓷器史上占有特殊地位。 [[ 龙泉 ]] 务辽瓷器窑遗址中出土的辽代“寿昌五”年款的三彩残片，解开了辽三彩烧造地不明之谜。

同时，从 [[ 瓷窑 ]] 火膛内发现大量灰渣及未燃尽的煤核，不仅说明门头沟区在 [[ 辽代 ]] 已能用煤，而且把用煤历史从记载中的 [[ 元代 ]] 提前到辽代，甚至更早； [[ 元朝 ]] ，区境大部分属宛平县，仅沿河城一带初属矾山县，后属 [[ 怀来县 ]] 。

元宗教开明，诸教并存，区境内燕家台通仙观、后桑峪村天主教堂等均为当时建筑。境内设立的“西山煤窑场”“琉璃渠窑场”，说明 [[ 煤炭 ]] 、 [[ 石灰 ]] 的开采和琉璃制品的烧制已成规模。1340年著名学者熊梦样在斋堂村完成了 [[ 北京 ]] 地区年代较早的著名方志书《 [[ 析津志 ]] 》的撰写。

明 [[ 洪武 ]] 元年（1368），元大都改称为北平府，后又改为顺天府，宛平县属之。 [[ 嘉靖 ]] 三十三年（1554），沿河城地区归属宛平县，至此，区全境属宛平县。

明迁都北京后，大兴土木，从而促进了煤炭、建材业的进一步发展。据明代户部《 [[ 万历会计录 ]] 》记载，仅 [[ 乾清 官 宫]] 在门头沟境内就有70余座直属皇宫的煤窑产业。

自明清以来， [[ 北京地区 ]] 所用的琉璃制品大多出自门头沟区。

[[ 景泰 ]] 二年（1451），为加强西部防御能力，在区境内沿河口设守备营，驻守要塞，辖石港口、东小龙门口、 [[ 天津 ]] 关口、洪水峪口、黎元岭口等17处隘口，总长200多公里。此后，又在境内沿河城、斋堂城修筑要塞，并派抗侯名将 [[ 戚继光 ]] 在境内加修长城和敌台，驻兵把守40余公里，成为京师西部、北部防线的重要组成部分。

[[ 中华民国 ]] 三年（1914）10月，顺天府改为京兆地方， [[ 宛平县 ]] 随属。20世纪20年代， [[ 中国共产党 ]] 开始在区境内宣传 [[ 马列思 ]] 想，建立党的组织，领导工农运动。1927年初，中共 [[ 北京市 ]] 委在门头沟矿区建立了第一个支部——门头沟特别直属支部。1932年，在西部山区成立了第一个党支部——田庄高小党支部，成立了第一个县委——中共宛平临时县委。到1949年建国前，中国共产党在区境内共建立了230余个支部，发展6700余名党员。“ [[ 七七”事变 ]] 后， [[ 八路军 ]] 邓（华 [[邓（华）宋]] ）宋（时轮）支队到斋堂一带开辟平西抗日根据地。1938年3月，在东斋堂村建立了 [[ 北京地区 ]] 最早的人民政权——宛平县政府。由于战争的发展与变化， [[ 宛平县 ]] 政府辖界变动频繁。

1948年12月14日门头沟全境解放。到1952年9月前，区境分为两部分：一部分届 [[ 河北省 ]] 宛平县辖界，一部分属北京市第16区（曾称门头沟区、第28区、第20区）辖界，包括今 [[ 龙泉 ]] 、永定、 [[ 潭柘 寺3 寺]]3 镇范围。1952年9月河北省宛平县、 [[ 北京 ]] 市第16区并入京西矿区，今门头沟区全境属京西矿区辖界。1958年5月京西矿区调整区划后改称门头沟区。同年9月，门头沟区五里坨划归 [[ 石景山 ]] 区管辖。

2000年，门头沟区总人口266591人，各乡镇（街道）人口： 大峪街道 58414 城子街道 20986 东辛房街道 29086 大台街道 13887 潭柘寺镇 9261 永定镇 34945 龙泉镇 37979 军庄镇 13012 [[ 妙峰山 ]] 镇 9649王平镇8147 雁翅镇 8657 斋堂镇 8242 清水镇 9674 军响乡 4652 （根据第五次人口普查数据；单位：人）

2012年，门头沟区辖4个街道（大峪街道、城子街道、东辛房街道、大台街道）、3个地区（ [[ 龙泉地区 ]] 、 [[ 永定地区 ]] 、 [[ 王平地区 ]] ）、9个镇（龙泉镇、永定镇、 [[ 潭柘寺 ]] 镇、王平镇、军庄镇、 [[ 妙峰山 ]] 镇、雁翅镇、斋堂镇、清水镇）。

门头沟区是集自然风光、文物古迹、古老民风为一体的经济发展区。境内峰峦叠嶂，青山秀水构成了京西一幅幅瑰丽的天然丽图，文物古迹记载了门头沟区悠久灿烂的历史文化。以区内自然风景和人文景观为依托，成立了 [[ 北京 ]] 京西风景旅游开发股份有限公司，向社会公开发行A股股票3000万股，使北京有了第一支旅游股。

门头沟区主要旅游景点有“三山、两寺、一涧、一湖、一河”。灵山、 [[ 百花山 ]] 是市级自然保护区。 [[ 灵山 ]] 是北京唯一的集高原、草原风光为一体的自然风景区。百花山被称为华北地区的天然植物园；妙峰山的庙会历史久远，名 闻遐迩。

每逢春夏之交，这里的千亩玫瑰更是竞相吐艳，花香四野。始建于1600年前的著名古刹潭柘寺，有“先有潭柘寺，后有北京城”之说；“潭柘以泉胜、戒台以松名”，建于 [[ 唐代 ]][[ 武德 ]] 年间的 [[ 戒台寺 ]] 有五大名松，神态各异，寺内戒台是全国三大戒台之首。 [[ 珍珠湖 ]] 镶嵌在永定河山峡之中，湖面宽阔，碧波荡漾，湖水顺山势弯转，享有“京西小漓江”之称。

门头沟的主要景点简称为：三山（灵山、百花山、 [[ 妙峰山 ]] ）两寺（ [[ 潭柘 ]] 、戒台）一河（ [[ 永定河 ]] ）一湖（珍珠湖）。门头沟有两条国家标准级公路，一条108国道，一条109国道，而我们几乎所有的景点都在这两条国道附近。

潭柘、戒台两寺均在108国道附近。也就是在北京的西南线，现已经有游7路专线在双休日由市区到 [[ 潭柘寺 ]] 和戒台寺；还有931路从苹果园地铁站到潭柘寺，每20分钟一趟车。

灵山、 [[ 百花山 ]] 、 [[ 妙峰山 ]] 、珍珠湖、京西十八潭以及永定河均在109国道附近。在苹果园地铁以及门头沟城子大街南口有892路公交车前往。

2018年4月， [[ 北京市 ]] 门头沟区以公共文化服务配送机制建设项目入选第四批国家公共文化服务体系示范项目。