No Brasil colônia, os portugueses cada vez mais se embrenhavam pelo interior de nossas terras em busca de ouro. Dentre essas explorações, Brás Cubas foi indicado para chefiar uma expedição que partiu de Piratininga em direção ao Vale, no sentido de alcançar o Rio Paraíba, pois a via fluvial era a melhor forma para alcançar o objetivo da missão.
Dentre os desbravadores estava Jacques Felix, fundador de Taubaté, que conseguiu reunir em suas terras – Sítio Tremembé – diversos povoados. No sítio de Tremembé, viveram pessoas de enorme valor histórico na fundação de algumas cidades do Vale do Paraíba e do interior de São Paulo, dentre elas o Capitão Mor Manuel Costa Cabral que ordenou que se construísse em sua propriedade uma capela em louvor a Nossa Senhora da Conceição, então padroeira da freguesia. Em 1663, a capela recebeu a imagem do Senhor Bom Jesus que logo teve a fama de Santo Milagroso espalhada pela região. Foi então que peregrinos começaram a surgir e muitos romeiros acabaram se estabelecendo ao redor da capela que com o crescente fluxo de fiéis, fez surgir a necessidade de sucessivas ampliações.
Já em 1672 fora realizada a primeira missa em celebração ao Senhor Bom Jesus de Tremembé. Criou-se então a irmandade do Senhor Bom Jesus, que passou a zelar pelas terras que foram doadas ao santo, formando assim o pequeno povoado de Tremembé que tinha como padroeiro o Bom Jesus.
Em 1907, três anos após a chegada dos monges trapistas a Tremembé, foi criada a Paróquia do Senhor Bom Jesus de Tremembé (desmembrada da Paróquia de São Francisco das Chagas de Taubaté) e a igreja do Bom Jesus, elevada a Matriz Paroquial recebeu também o título de Santuário Arquiepiscopal, concedido por Dom Duarte Leopoldo e Silva (na ocasião Arcebispo de São Paulo).
O topônimo é de origem Tupi, Tirime’bem ou “Tere-membé”, significa jorro, curso de água que se abranda, segundo Vitorino Coelho Carvalho, em seu livro – Tremembé. A palavra está diretamente ligada à abundância das águas, fazendo referência aos rios e ao solo da região.

Distrito criado com a denominação de Tremembé, pela Lei Provincial n.º 1, de 02-02-1866 e Decreto Estadual n.º 132, de 03-03-1891, subordinado ao município de Taubaté.
Elevado à categoria de vila com a denominação de Tremembé pela Lei Estadual n.º 458, de 26-11-1896, desmembrado do município de Taubaté. Sede na antiga povoação de Tremembé. Constituído do distrito sede. Instalado em 07-01-1905.
Elevado à condição de cidade com a denominação de Tremembé, pela Lei Estadual n.º 1.038, de 19-12-1906.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1911, o município é constituído do distrito sede.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1960, o município permanece constituído do distrito sede.
Assim permanecendo em divisão territorial datada de 2020.