庙行镇域成陆于南朝梁武帝时期（500～550），唐代起至南宋嘉定十年（1217）前属昆山县，嘉定十年昆山县分出东境建立嘉定县，此后历经南宋、元、明至清雍正初年均属嘉定县。
清雍正二年（1724），嘉定县分出东境依仁、守信、循义、乐智4乡所属的13个都的全部或部分建立新县，定名为宝山县，与嘉定县同城而治。
雍正三年实行分治，此时，境域属依仁乡范围，隶江苏布政使司直隶太仓州。
民国元年（1912）废州，宝山区隶属江苏省。
民国三年（1914）1月，隶江苏省观察使，5月，省下设道，隶江苏省沪海道。
民国十六年（1927年）废沪海道，直隶江苏省。
民国十八年（1929年）10月，实行县辖区制，隶属于宝山县第二区（大场）。
民国三十四年（1945）8月抗战胜利后，庙行地域内改设藻南乡、大东乡、鹅浜乡，同时隶属于江苏省宝山区大场区和上海第二十四区，直至民国三十六年（1947）8月地域正式归于上海市第二十四区（后更名为大场区），南藻乡、大东乡、鹅浜乡为大场区的二、三、四保范围，直至1949年5月，上海解放。
上海解放后，境域仍隶属于上海市大场区。
1950年3月，设场北乡。
1951年10月，分设场北、场东两乡。
1956年1月，场北乡、场东乡以及新建乡的两个村从大场区中分出，成立庙行乡，隶属于上海市北郊区。
1958年9月，人民公社化运动，宝山县南部地区由原淞南乡、高镜乡、庙行乡全部地区和中心乡北部地区以及工农乡、塘南乡、江湾镇、中心乡南部地区的农村部分组成先锋公社，原庙行乡属先锋公社五大队范围，隶属于上海市宝山县。
1959年公社调整，境域属新桥公社。
1961年，从新桥公社分出，建立庙行公社，此后基本稳定。
1984年撤社建乡，建庙行乡。
1988年吴淞区、宝山县“撤二建一”，成立宝山区，庙行乡隶属于上海市宝山区。
1993年撤乡建镇，建庙行镇至今，使用至今。