อำเภอธัญบุรีนั้น เดิมอยู่ในบริเวณที่เรียกว่า "ทุ่งหลวง" ของมณฑลกรุงเทพ พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวมีพระราชปณิธานอันแน่วแน่ที่จะพัฒนาที่ดินในทุ่งหลวงให้เกิดประโยชน์แก่ประชาราษฎรด้วยการที่จะให้มีคลองขึ้นในบริเวณทุ่งนี้ จึงโปรดเกล้าฯ ให้ดำเนินการขุดคลองตั้งแต่ปี พ.ศ. 2433 เป็นต้นมาและได้พระราชทานนามว่า "คลองรังสิตประยูรศักดิ์" ต่อมาได้มีพระบรมราชโองการให้สถาปนา เมืองธัญญบูรี ขึ้น ประกอบด้วย 4 อำเภอ ได้แก่ อำเภอเมือง อำเภอคลองหลวง อำเภอหนองเสือ และอำเภอลำลูกกา พระองค์ได้เสด็จพระราชดำเนินเปิดที่ทำการเมืองด้วยพระองค์เองเมื่อวันที่ 13 มีนาคม พ.ศ. 2445 ธัญญบูรีมีฐานะเป็นเมืองจนกระทั่งถึงปี พ.ศ. 2475 จึงถูกลดฐานะลงเป็นอำเภอหนึ่งในจังหวัดปทุมธานี

โดยคำว่า "ธัญญบูรี" หมายถึง "เมืองแห่งข้าว" เป็นพระนามพระราชทาน เพื่อให้สอดคล้องกับเมืองมีนบุรี (เขตมีนบุรี ในปัจจุบัน) ที่หมายถึง "เมืองแห่งปลา"

ต่อมาเมื่อวันที่ 1 มิถุนายน พ.ศ. 2510 ราชบัณฑิตยสถานได้เปลี่ยนการใช้ตัวสะกดใหม่ จึงเป็น "ธัญบุรี" มาจนถึงปัจจุบัน[2]

ตั้งแต่ พ.ศ. 2498 ถึงปัจจุบัน (เรียงตามปี) มีการจัดตั้งและเปลี่ยนแปลงเทศบาลในอำเภอธัญบุรี ดังนี้

• วันที่ 31 สิงหาคม พ.ศ. 2498 จัดตั้งสุขาภิบาลประชาธิปัตย์ ในพื้นที่บางส่วนของตำบลประชาธิปัตย์ [3]
• วันที่ 24 กันยายน พ.ศ. 2499 จัดตั้งสุขาภิบาลธัญบุรี ในพื้นที่บางส่วนของตำบลรังสิตและตำบลลำผักกูด[4]
• วันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2506 เปลี่ยนแปลงเขตสุขาภิบาลประชาธิปัตย์ให้ครอบคลุมตำบลประชาธิปัตย์ทั้งตำบล[5]
• วันที่ 10 สิงหาคม พ.ศ. 2508 เปลี่ยนแปลงเขตสุขาภิบาลธัญบุรีให้ครอบคลุมตำบลรังสิตและตำบลลำผักกูดทั้งตำบล[6]
• วันที่ 24 ธันวาคม พ.ศ. 2519 จัดตั้งสุขาภิบาลสนั่นรักษ์ ในพื้นที่ตำบลบึงสนั่นและตำบลบึงน้ำรักษ์ [7]
• วันที่ 2 ธันวาคม พ.ศ. 2537 ยกฐานะสุขาภิบาลประชาธิปัตย์ ขึ้นเป็น เทศบาลตำบลประชาธิปัตย์[8]
• วันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2542 ยกฐานะสุขาภิบาลธัญบุรี และ สุขาภิบาลสนั่นรักษ์ ขึ้นเป็น เทศบาลตำบลธัญบุรี และ เทศบาลตำบลสนั่นรักษ์
• วันที่ 2 พฤษภาคม พ.ศ. 2546 ยกฐานะจากเทศบาลตำบลประชาธิปัตย์ เป็น เทศบาลเมืองรังสิต [9]
• วันที่ 8 มีนาคม พ.ศ. 2547 ยกฐานะจากเทศบาลตำบลสนั่นรักษ์ เป็น เทศบาลเมืองสนั่นรักษ์ [10]
• วันที่ 29 เมษายน พ.ศ. 2554 ยกฐานะจากเทศบาลเมืองรังสิต เป็น เทศบาลนครรังสิต [11]
• วันที่ 25 พฤศจิกายน พ.ศ. 2554 ยกฐานะจากเทศบาลตำบลบึงยี่โถ เป็น เทศบาลเมืองบึงยี่โถ [12]