Noisy-le-Roi doit son nom aux noyers que produisait sa terre (du latin Nucetum, qui donne Noisiaco en ancien français), mais la découverte de silex taillés y atteste la présence humaine dès la préhistoire. Longtemps recouvertes par l’épaisse forêt des Yvelines, les terres de la commune se trouvaient à la limite du territoire des Carnutes et de celui des Parisis.
C’est sans doute pour cette raison que la paroisse de Noisy, comme la plupart de ses voisines sera rattachée au diocèse de Chartres jusqu’à la Révolution. Si le village date peut-être de l'époque gallo-romaine, il est signalé pour la première fois en 1136 dans le cartulaire de la chapelle Saint-Laurent du Porrois, située dans le vallon qui deviendra Port-Royal. Le fief de Noisy, jumelé à celui de Bailly et qui rapporte 600 livres de revenu au baron de Neauphle-le-Châtel, fait partie du comté de Montfort ; les deux villages resteront liés jusqu’au 16e siècle et cette copropriété provoquera bien des différends entre les habitants.
A la fin du 13e siècle, Noisy devient la propriété de la famille de Villeneuve pour près de trois cents ans ; c’est alors la période la plus sombre de son histoire : les ravages causés par la guerre de Cent Ans en 1346 et 1431 et la peste noire de 1348 anéantiront la presque totalité de la population.
En 1526, la seigneurie de Noisy-en-Cruye, appelée aussi Noisy au Val de Gallie ou Noisy le Sec est vendue à un avocat du roi, Guillaume Poyet, qui sera embastillé en 1545 pour malversations. Ses terres tombent alors dans le domaine royal et François Ier puis Henri II en feront don à leurs favorites respectives, Anne de Pisseleu et Diane de Poitiers. En 1568, les héritiers de Diane cèdent la Seigneurie de Noisy à Albert de Gondi, futur duc et maréchal de France. Issu d'une famille florentine arrivée à Lyon au début du siècle, c’est l’un des favoris de Catherine de Médicis ; elle le marie à l’héritière d’une grande famille, qui lui apporte en dot le comté de Retz et en fait le premier gentilhomme de la chambre du roi. La France est alors déchirée par les guerres de religion entre catholiques et huguenots ; Albert de Gondi sera l’un des conseillers qui pousseront le jeunes Charles IX à faire assassiner l’amiral de Coligny et les autres chefs du parti protestant à la Saint Barthélemy, le 24 août 1572.
Noisy-le-Roi connaît alors la période la plus brillante de son histoire : à partir de 1575, Albert de Gondi rénove le château et y ajoute de grandes dépendances. Il fait venir des artistes italiens pour aménager de merveilleux jardins et construire selon le goût de l’époque, une grotte ornée de tritons, de sirènes et de dauphins crachant de l’eau dans une conque de pierre. A plusieurs reprises la reine mère et ses deux derniers fils, Henri III et le duc d'Anjou Alençon, séjourneront à Noisy, ainsi que le duc de Guise et son frère, le cardinal. Le château, grâce à l’agrément de son parc et de sa grotte, sera même qualifié par un contemporain d’ornement principal du pays.
En 1592, Henri de Navarre est roi de France, mais il lui faut conquérir son royaume, et c'est à Noisy que le cardinal Pierre de Gondi, frère d’Albert, négociera avec les chefs des partis catholique et protestant et le légat du Pape la trêve signée en 1593, qui aboutira à l'abjuration du roi et au retour de la paix religieuse.
Sous le nouveau règne, les Gondi perdent leur influence politique, mais le château reste fréquenté par les écrivains et les artistes, dont la duchesse de Retz, femme de grande culture, brillante et spirituelle, aime à s’entourer.
Quelques années plus tard, en 1607, le château recevra un hôte de marque, le futur roi Louis XIII : la peste règne alors à Saint-Germain-en-Laye, résidence des enfants royaux, et Henri IV craignant pour la vie du dauphin, le confie à Mme de Meignelay, fille d’Albert de Gondi, qui réside alors à Noisy. Ce séjour de trois mois aura des conséquences inattendues : l’enfant qui suit la chasse pour la première fois aura l'occasion de passer à côté du moulin d’un lieu-dit Versailles, et c’est là qu’il fera construire plus tard un pavillon de chasse, dont on connaît le prestigieux destin.
Le dernier des Gondi est aussi le plus célèbre : Jean-François Paul, l’un des petits-fils d’Albert, destiné à l’état ecclésiastique malgré des goûts mondains et une foi incertaine, et devenu coadjuteur de son oncle, archevêque de Paris, affirme très tôt un immense talent de conspirateur. Pendant la Fronde qui, de 1648 à 1652, ébranle le pouvoir royal, il réunit à Noisy d’illustres frondeurs, la duchesse de Longueville et le prince de Conti, respectivement sœur et frère du Grand Condé, mais aussi le parlementaire Broussel, dont l’arrestation fut à l’origine des désordres. Après l'échec de la Fronde, le châtiment ne tardera pas : si le jeune frondeur devient cardinal de Retz, il n’en est pas moins emprisonné sur l’ordre de Mazarin. Il parviendra à s’enfuir et à se réfugier à Rome, mais Louis XIV le contraint à un exil définitif, même s’il l’utilise à l’occasion, et c’est après la mort du monarque que seront publiées les « Mémoires » qui classent le cardinal de Retz parmi les grands prosateurs du 17e siècle.
Au milieu du siècle en 1654, la famille de Gondi vend Noisy à François Bossuet, avocat du roi et cousin du grand prédicateur, qui sera ruiné à la suite de spéculations malheureuses. En 1675 le château est adjugé au roi, qui l’année suivante achète la terre. La seigneurie est incorporée au Grand Parc de Versailles et le village prend le nom de Noisy le Roi. C'est probablement à cette époque que l'allée menant au château devient le Chemin des Princes. La beauté des perspectives que l'on découvrait depuis la propriété a été vantée par les contemporains : « Cependant, malgré tous ces agréments, cette belle maison fut longtemps négligée depuis que le Roi s'en est rendu adjudicataire.» Quand en 1684, Mme de Maintenon obtient du roi le château de Noisy pour y installer son établissement destiné aux jeunes filles pauvres de la petite noblesse, la maison est « réparée dans les dedans ». Le roi fait aménager le domaine pour y accueillir une centaine de demoiselles, charge Le Nôtre des jardins et La Quintinie du verger et du potager, à la grande satisfaction de la marquise que « Noisy occupe beaucoup et fort agréablement ». Les courtisans s'y précipitent, mais les ordres sont stricts et le roi lui-même, venu sans se faire annoncer, devra attendre devant la porte que la Supérieure vienne l'accueillir.
Le séjour sera court : le roi entend agrandir l'établissement pour y faire éduquer deux cent cinquante élèves, il vient de fonder Les Invalides pour les officiers âgés ou blessés et de créer des compagnies de Cadets pour les fils de gentilshommes mais le village manque d’eau et ne peut répondre à un plan si vaste. Le souverain décide alors de construire les bâtiments à Saint-Cyr et en juillet 1686, maîtresses et élèves quittent le château de Noisy qui va peu à peu tomber en ruines. Le roi y viendra encore en compagnie de la duchesse de Bourgogne, ses petits-fils y séjourneront parfois, et l’on installera dans les dépendances la meute de chasse au cerf du souverain. Témoins de cette époque, les énormes châtaigniers que le roi fit planter au nord du village.
En 1708, Louis XIV offre le château à l’un de ses ministres, Monsieur de Chamillart, qui le refuse, effrayé par les dépenses qu'entraînerait sa restauration, et ce n’est qu’en 1732 que Louis XV fera don des bâtiments plus ou moins abandonnés à Charles Nicolas Le Roy, lieutenant des chasses du parc de Versailles, à condition que celui-ci le démolisse à ses frais. Le Roy rase le château, dont ne subsistent que de rares vestiges (la porte des Gondi, les chiens de pierre rue Lebourblanc). Avec les matériaux récupérés, il fait construire le petit château « une fort belle maison, résidence de goût, moderne et ornée d'une noble simplicité ».
En 1792, réside au château neuf, la comtesse d’Ossun, fille de la propriétaire et dame d’atours de Marie-Antoinette. Arrêtée après la fuite de la famille royale à Varenne, elle sera libérée mais, revenue d’exil après l’arrestation de la reine, elle est à nouveau emprisonnée et guillotinée à la veille de la chute de Robespierre.
Depuis 1790, la paroisse de Noisy le Roi devenue commune est rattachée au canton de Marly.
Au 19e siècle, le village rentré dans l’anonymat reste à l'écart de la révolution industrielle.
La majorité des terres (65 %) appartient à un seul propriétaire (alors la famille Demarine) ; la population tourne autour de 650 habitants et l’on cultive surtout des céréales, mais il y a aussi du maraîchage, des pâturages et des prairies :
le haras de la Gaillarderie comptera jusqu’à 200 chevaux.
Après la défaite de 1870, le gouvernement de la 3e République, soucieux de protéger Paris contre une nouvelle attaque prussienne, décide d’entourer la capitale d’une ligne de fortifications ; c’est ainsi que le Trou d’Enfer et la batterie de Noisy le Roi (aujourd'hui envahie par la végétation) sont construits dans la forêt de Marly. Pour les mêmes raisons stratégiques, on crée une ligne de Grande Ceinture qui permettra de ravitailler les forts en hommes et en matériel.
La ligne, qui dessert la localité, est ouverte en 1882 entre les gares de Versailles-Matelots et Poissy. Cette ouverture entraîne d’importants aménagements dans le centre du village : percement de l'avenue Beaussieux (aujourd'hui avenue du Général de Gaulle), édification d’une nouvelle Mairie et d’une école de garçons. Si le trafic des voyageurs ne sera jamais ni fiable ni rentable, et disparaîtra définitivement en 1939, des trains de marchandises rouleront jusque dans les années 1990.
Entre les deux guerres mondiales, les activités agricoles se diversifient : des serres se développent au détriment de l’agriculture traditionnelle beaucoup d’agriculteurs sont morts et les survivants n’ont pas toujours envie de reprendre la ferme paternelle).
Pendant la guerre de 1939-1945, de nombreux noiséens entrent dans la Résistance, le jeune André Le Bourblanc sera abattu chez lui par la Gestapo en 1944. La Grande Rue est devenue la rue André Le Bourblanc pour perpétuer sa mémoire.
La métamorphose de Noisy-le-Roi date des années 60 : de grands ensembles mobiliers - la Gaillarderie et l'Orée de Marly - remplacent le haras et la ferme du Vaucheron. La hausse du prix des terrains et la 1re crise pétrolière provoquent la disparition des serres. Résidences et pavillons se multiplient : la population passe de 950 habitants en 1956 à 5 587 en 1975 et 7 784 en 1999. L’urbanisation continuera jusqu’en 1985 avec la création du quartier du Parc avant de connaître une période de stabilisation.
La réouverture le 12 décembre 2004 d’un tronçon de l’ancienne ligne de Grande Ceinture entre Noisy-le-Roi et Saint-Germain-en-Laye permettra à terme le transport de voyageurs entre Cergy-Pontoise et Saint-Quentin-en-Yvelines et l’interconnexion avec les RER A, C et D vers la capitale.
Au troisième millénaire, la petite cité de Noisy-le-Roi, tournée vers l'avenir sans oublier son passé, a su trouver un juste équilibre entre un développement inévitable et le respect de son patrimoine.