卢沟桥街道前身是卢沟桥街道服务站。
1948年以前，卢沟桥地区自丰台路口（时称刘家口）以西0.5公里为界，以东属北平四区，以西属宛平县。
1949年初，卢沟桥地区小瓦窑、大井南北一线以西属丰台区，以东属白云观区。
以后区划多次调整，卢沟桥街道所辖范围多次变更。
1956年，丰台区并乡、并社工作结束，卢沟桥地区在原有小社的基础上，成立了小屯、卢沟桥等5个大社。
1958年8月29日，卢沟桥、小屯、岳各庄、小井、三路居5个高级合作社组建成政社合一的卢沟桥东方红人民公社。
其地域范围西起卢沟桥西岸，东至广安门外，与今西城区接壤。
1964年，为庆祝罗马尼亚建国20周年，人民公社被国务院命名为“卢沟桥中罗友好人民公社”，机关驻岳各庄，政企合一，设4个大队。
1972年，划为为21个生产大队、126个生产队。
1983年3月，政社分开，北京市政府批准成立卢沟桥农村办事处及所属21个乡人民政府。
1987年3月，经北京市政府批准撤销原卢沟桥农村办事处及所辖21个乡的建制，卢沟桥农村办事处改为卢沟桥乡人民政府，原办事处所属乡改为行政村。
9月，卢沟桥乡下设21个村公所，为乡政府派出机构，代行乡政府职权，辖71个自然村，设21个村民委员会。
2005年11月，精图行政村被整建制撤销，村内居民并入丰台区太平桥街道。
2010年8月，北京市民政局批复同意丰台区在卢沟桥乡设立地区办事处，与卢沟桥乡党委、政府实行“一套人马，两块牌子”。
2021年7月，撤销卢沟桥乡（地区办事处），设立新的卢沟桥街道办事处。
设立五里店街道、青塔街道，变更六里桥街道、宛平街道辖区范围后，以原卢沟桥乡其余区域为辖区范围。