徐行集镇原名徐家行，《嘉靖嘉定县志》有“里人徐冕所创，故名”的述说。
清嘉庆十一年（1806），因赈灾设徐行厂，宣统元年（1909）改称徐行乡。
1914年徐行与澄桥乡合并，称嘉定县第十四乡。
1928年徐行地属疁东乡。
1929年疁东乡改称嘉定县第三区。
1938年复称嘉定县第十四乡，1946年复称徐行乡。
1949年5月，徐行乡属嘉定县第三乡镇联合办事处。
同年10月置徐行区，下辖1镇16乡。
1956年由原小庙、和桥、慕浜乡和原娄塘区永盛乡及新民、新潭乡部分村建徐行（大）乡，1958年建徐行人民公社，面积64.8平方千米。
1958年1月划归上海市。
1958年9月，建立徐行人民公社。
1959年，徐行人民公社分出华亭人民公社，曹王地区的4个中队划归华亭人民公社。
1961年10月，由徐行人民公社划出5个生产队，华亭人民公社划出4个生产队，成立曹王人民公社。
1983年改称徐行乡，1993年撤乡建镇改称徐行镇。
2001年，撤销徐行镇、曹王镇，设立新的徐行镇。