No existen pruebas arqueológicas de asentamientos en Belmonte de Tajo, pero la presencia humana en la zona se remonta al Paleolítico Inferior (600.000 - 4.000 a.C.), con restos encontrados en el Tajuña y otros ríos cercanos. En la época romana, el territorio formó parte de Hispania Citerior y más tarde de la provincia Tarraconense, aunque no hay evidencia de una población estable en Belmonte.

Durante la Reconquista, tras la toma de Toledo por Alfonso VI en 1085, la zona pasó a formar parte de la “Rinconada de Perales”, aunque sufrió ataques almorávides que dificultaron su repoblación. En 1139, tras la conquista del castillo de Oreja por Alfonso VII, el obispo de Segovia recibió el derecho de poblar el Pozuelo de Belmonte, confirmándose en 1190 por Alfonso VIII. Para consolidar el control cristiano, la Orden de Santiago recibió Oreja y su territorio en 1175, lo que generó conflictos con Segovia.

En el siglo XIII, Belmonte de Tajo aparece como una aldea fortificada con un castillo y murallas. En 1366, Pedro I le otorgó el privilegio de villazgo, dándole autonomía y términos propios.

De los siglos XIV y XV apenas se tiene información alguna.

Siglo XVI. En 1530, el pueblo (llamado entonces Pozuelo de Belmonte) tenía 276 vecinos, unos 1.100 habitantes, dedicados a la agricultura. Sin embargo, la producción agrícola era limitada y en 1577 se pidió un crédito de 6.000 ducados para comprar trigo. Belmonte tenía la obligación de alojar a los cortesanos y criados de la realeza cuando visitaban Aranjuez, además de proporcionar alimentos y apoyo logístico para la caza real. En esta época se construyó la ermita de Nuestra Señora de la O y se reformó la iglesia parroquial. En 1579, Felipe II permitió la desamortización de bienes eclesiásticos, lo que llevó a que la villa pasara del Obispado de Segovia a la Corona. En 1586, Álvaro García de Toledo compró la villa y estableció el mayorazgo de Belmonte, que perduró hasta 1691.

Durante el siglo XVII, Belmonte sufrió los efectos de impuestos extraordinarios, como el "chapín de la reina", impuesto en 1648 para financiar la boda de Felipe IV. En 1691, Carlos II concedió el título de Conde de Belmonte de Tajo a Juan de Prado y Mármol, quien convirtió a la villa en el centro de su señorío.

Siglo XVIII. En 1706, durante la Guerra de Sucesión Española, Belmonte fue saqueado y destruido por las tropas del marqués de las Minas, lo que llevó a una drástica disminución de la población (46 vecinos en 1717, frente a 298 en el siglo XVI). En 1751, según el Catastro de Ensenada, el pueblo tenía 143 vecinos, dedicados principalmente a la agricultura y ganadería. Se cultivaban trigo, cebada, avena, viñedos y olivares, con varios molinos de aceite y una producción de lana, queso, miel y cera.

Siglo XIX. Durante la Guerra de la Independencia (1808-1814), Belmonte sufrió las exacciones y saqueos de los franceses. En 1826, el pueblo tenía 183 vecinos (unos 718 habitantes) y continuaba su recuperación. En 1833, con la nueva división territorial de España, Belmonte quedó integrado en el partido judicial de Chinchón y en la provincia de Madrid. Entre 1835 y 1866, las desamortizaciones supusieron la subasta de terrenos eclesiásticos y municipales.

A mediados del siglo XIX, la agricultura y la industria del esparto eran las principales actividades económicas. En 1860, la población ascendía a 924 habitantes, creciendo hasta 1.048 en 1889. A finales del siglo XIX, la villa se modernizó con la construcción de un cementerio y la llegada del correo diario desde Villarejo de Salvanés.

A principios del siglo XX, la población creció hasta los 1.323 habitantes en 1910, aunque disminuyó tras la gripe española de 1918. Se proyectó una línea de ferrocarril que nunca llegó a construirse. Durante la Guerra Civil Española (1936-1939), Belmonte sufrió la destrucción de su patrimonio, incluyendo los retablos de la iglesia y archivos municipales. Tras la guerra, la población inició un lento declive debido a la migración hacia Madrid.

En 1945, se construyó la carretera a Chinchón y 18 viviendas protegidas. En 1958, se inauguró un nuevo depósito de agua. A pesar de estas mejoras, la población pasó de 1.385 habitantes en 1950 a 1.354 en 1960. En los años 60 y 70, Belmonte vivió un estancamiento económico. Se asfaltaron calles, se construyó una biblioteca (1968) y se establecieron normas de planeamiento para frenar la emigración. En los años 80 y 90, se desarrolló un pequeño polígono industrial y se crearon nuevas infraestructuras deportivas como el polideportivo municipal y el campo de tiro. La agricultura fue perdiendo peso frente a la industria y la construcción.

Siglo XXI. En los años 2000, se mejoraron las infraestructuras urbanas con la Casa de Cultura (2000) y la llegada del agua del Canal de Isabel II (2001). También se planificó una depuradora de aguas residuales. El municipio ha experimentado un crecimiento moderado con un aumento de viviendas y la consolidación de sectores industriales y comerciales. A pesar de ello, la población ha seguido fluctuando debido a la proximidad de Madrid y el envejecimiento demográfico.

Hoy en día, Belmonte de Tajo conserva su esencia rural, con una combinación de actividad agrícola, industrial y residencial, manteniendo su rica herencia histórica.