Santa Bárbara d’Oeste tem sua fundação datada no inicio do século XIX, a partir da abertura de uma estrada interligando Campinas e Piracicaba. Com isso, sesmarias – lotes de terra que eram distribuídos em nome do rei de Portugal para cultivo – começaram a ser vendidas, o que atraiu para a região Dona Margarida da Graça Martins, fundadora da cidade.
Após a morte de seu marido, o sargento-mor Francisco de Paula Martins, em 1815, e tendo que cuidar dos negócios da família, Dona Margarida comprou uma sesmaria de duas léguas quadradas delimitada a norte do Rio Piracicaba e a nordeste com o Ribeirão Quilombo.
A abertura da estrada ligando a Vila de São Carlos de Campinas (atual Campinas) à Freguesia de Santo Antônio de Piracicaba permitiu conhecer uma região fartamente banhada por cursos de água e um solo próprio para plantio de cana-de-açúcar, conhecido como massapé. Com o aumento do interesse, diversas pessoas se mudaram para a região, incluindo Dona Margarida, junto com seus filhos, parentes e agregados, em 1817, formando ali, em suas novas terras, um engenho de cana-de-açúcar.
Com sua mudança, Dona Margarida doou parte de suas terras para a construção de uma capela sob a invocação de Santa Bárbara, sendo erguida em 1818, o que levou a data de fundação da cidade ser considerada 4 de dezembro daquele ano.
Conforme a região foi sendo povoada e novos lavradores chegaram, as sesmarias acabaram divididas em sítios e fazendas que se dedicavam à cultura de cana e cereais, enquanto os moradores urbanos se dedicavam a trabalhos como comerciantes, ferreiros, carpinteiros, latoeiros e curadores homeopatas.
Em 16 de abril de 1839, a capela foi elevada à categoria de “curada” e passou a ter um pároco permanente para dar assistência aos fiéis.
A partir de 1867, a região passou a receber imigrantes norte-americanos, sulistas sobreviventes que fugiram da Guerra de Secessão (1861 a 1865). Esses imigrantes trouxeram consigo novos métodos agrícolas, o que contribuiu para o progresso da agricultura da região.
Nesta época houve ainda a vinda de colonos europeus, principalmente italianos, que também passaram a trabalhar com agricultura. Aos poucos, o povoado cresceu com a abertura de oficinas, fabricação de implementos agrícolas e desenvolvimento de outras atividades artesanais.
A indústria açucareira da cidade recebeu um grande impulso quando, em 1877, o major João Frederico Rehder comprou, de Prudente de Moraes, a Fazenda São Pedro, iniciando assim o cultivo da cana em grande escala. Em 1883, montou o primeiro grande engenho do município e seis anos depois inaugurou a destilaria de álcool. Por conta desse processo, a Fazenda São Pedro foi escolhida para a instalação da usina açucareira, inaugurada em 25 de julho de 1914, adotando o nome de Cia. Industrial e Agrícola Santa Bárbara – Usina Santa Bárbara.
Com a implementação da Usina Santa Bárbara, outras grandes usinas surgiram, como Furlan, Cillos e Galvão. Dessas apenas a Usina Furlan continua em funcionamento.
Assim, ao passar dos anos, novas indústrias surgiram, produzindo implementos agrícolas, tecidos e tornos mecânicos. Em 1956, iniciou-se a produção do primeiro automóvel brasileiro: o Romi-Isetta. A partir do desenvolvimento das indústrias, com máquinas operatrizes computadorizadas, usinas de açúcar e álcool, fiação e tecelagens e injetoras de plásticos, foi se acelerando o crescimento urbano da cidade.