和銅3年（710年）９月、元明天皇の勅命により創建された。
天正4年（1576年）、明智光秀の丹波平定に際し兵火に罹ったが、同12年（1584年）豊臣秀吉が再興し、造営の片桐且元が「正一位大井大明神」の扁額を自署して奉納。その後、高槻城主の遠山長貞が鰐口を寄進した。
約400年に亙り風雪に耐えるも社殿の損傷が著く、平成21年（2009年）10月、御鎮座壱千参百年記念事業として、御本殿の全面修復が行われた。
京都嵐山・渡月橋近くにも「大井神社」が鎮座し、同一神社名であるが一切関係は無く、御祭神・由緒ともに全く異なる別の神社である。

元明天皇勅命