Au Moyen Âge, le territoire est couvert de marécages et forêts. La reine Adélaïde donne la ville et l’église de Trappes à l’abbaye de Saint-Denis. En 1003, Robert le Pieux confirme la donation faite par sa mère et y ajoute une partie de la vallée d’Elancourt et les bois de Trappes. En 1204, l’abbaye de Port-Royal-des-Champs est fondée dans la vallée du Rhodon. La construction, à partir de 1684, du château de Versailles par Louis XIV, entraîne les premières modifications de la forêt, avec la réalisation d'ouvrages permettant d'amener l'eau dans les jardins du château. En 1692, le roi dote la Maison royale de Saint-Louis à Saint-Cyr (Dames de Saint-Cyr) des revenus de la manse abbatiale de Saint-Denis, dont Trappes.
En 1789, l’État Révolutionnaire confisque les biens abbatiaux. En 1831, sous Louis-Philippe, une grande partie des bois est vendue à des propriétaires privés. La superficie de la forêt diminue de 75 hectares, défrichés pour créer des terres agricoles (devenus aujourd’hui une partie de la zone d’activités de Trappes-Elancourt). Les partages successoraux et les ventes diverses vont entraîner un morcellement des propriétés.
La fin du xixe siècle voit la création de la ligne ferroviaire de Paris Montparnasse vers la Bretagne et celle de la Route nationale 10. À partir de 1911, la gare de triage de Versailles-Matelots est saturée. Une gare de triage est construite à Trappes et modernisée en 1931. Elle est bombardée par les Alliés le 6 mars 1944, qui visent également la base aérienne et l’école militaire de Saint-Cyr, et la partie de la forêt située au sud est également touchée. Les bombardements continuent en mai et juin 1944.
À partir de 1977, l'Etablissement public d'aménagement de la Ville nouvelle de Saint-Quentin-en-Yvelines et l’État commencent l’acquisition des terrains de la forêt.