金大定二十八年（1188年）五月，金世宗决定修建卢沟桥。不过当时尚未动工，金世宗就在第二年年初病逝了。
金大定二十九年（1189年）六月，卢沟桥始建。[2]
金明昌三年三月十一日（1192年4月24日），卢沟桥建成。金章宗定名“广利”，因跨芦沟河（即永定河），改名为芦沟桥。[2]
元延祐四年（1317年）至正十四年（1354年），卢沟桥修过街塔。[3]
明代自永乐十年（1412年）到嘉靖三十四年（1555年）共修桥6次。6次均无大工程。明永乐十年（1412年）对桥进行了一次修缮，修缮什么未记清楚，但从记载上看不是大修。《明会要》载 “ 永乐十年七月，卢沟河水涨，坏桥及堤，下令工部修筑”。明正统九年（1444年），卢沟桥重修。《 明一统志》载“（卢沟桥）金明昌初建，本朝正统九年重修”。 卢沟桥碑文
明弘治三年（1490年），修卢沟桥完工。[4] 《 明实录》载 “ 弘治三年五月， 修筑卢沟桥成。比者营先帝山陵所役军匠至四万人，此役较之山陵不及三分之一。 ”
明嘉靖二十年（1541年）对卢沟桥复修缮，但未修完就停工了。《明实录》载“嘉靖二十四年四月甲子，诏止卢沟桥工。”明嘉靖三十四年（1555年），修卢沟桥，工程大小和修什么未载。《明实录》载“嘉靖三十四年七月壬戌，卢沟桥工完”。明嘉靖三十五年（1556年），修卢沟桥一次。这一次工程紧继上年工程，可能是返工或补作工程。《明实录》载：“嘉靖三十五年四月己卯，修卢沟桥。”[5]
清康熙八年十月初九日（1669年），重修卢沟桥成。[4] 清康熙三十七年（1698年），卢沟桥重修，康熙命在桥西头立碑，记述重修卢沟桥事。清乾隆十六年（1751年），卢沟桥建亭刻碑，将乾隆帝手书“卢沟晓月”四字刻碑立于桥头。[4]
清光绪三十四年（1908年），清光绪帝死后，殡葬于河北省易县西陵，须通过此桥。由于桥面窄，只好将桥两旁石栏临时拆除，在两侧添搭木桥，以便顺利通过棺椁。事后，又将石栏照原样恢复。
民国二十六年（1937年）7月7日，在卢沟桥发生“七七卢沟桥事变”，成为中国展开全国对日八年全面抗战的起点。