Existen datos de ella desde el siglo XII, y su nombre es, según Madoz, de origen vasco, debido a los efectos de la repoblación con pastores vascones durante la reconquista. El nombre en euskera sería compuesto y vendría de las palabras vascas "lo" (dormir) y "etxe" (casa).

Entre el 25 de marzo de 1190 y 1214, formaría parte del Sexmo de Tajuña, perteneciente a la Comunidad de Ciudad y Tierra de Segovia, en 1214 pasaría a la silla del Arzobispado de Toledo,^[2]​en manos del arzobispo Rodrigo Jiménez de Rada quién lo incorporaría a su vez al Alfoz Complutense. Fue una de las veinticinco villas que componían dicho alfoz, por lo que su legislación dependía directamente del fuero de Alcalá.

Sobre esta época se construirá una parroquia que sufrirá una gran reforma a partir de los siglos XV, XVII, XIX y finales del XX. Se trata de la iglesia parroquial de la Asunción de Nuestra Señora.^[3]​ En su interior se conserva una lápida en piedra que representa un calvario que la fechan en el año 1295 y arcos y pilares platerescos del siglo XVI. En la parte externa se conservan tres puertas de acceso de tres estilos arquitectónicos diferentes: plateresco, renacentista y barraco. Así se puede ver una evolución del edificio del XVI al XVII.

Recibió el título de villa en 1555, por parte de Carlos I. Felipe II la vendió, junto a otras villas pertenecientes al Arzobispado de Toledo, para sufragar los gastos del Estado con bula del papa, y el comprador fue el genovés Baltasar Catanno. Este a su vez vendió el señorío a la familia Cárdenas-Avellaneda.

La familia Cárdenas fundó allí el Convento de San Ignacio Mártir de la orden de carmelitas descalzas en 1596, y allí permanecen inhumados y sigue habitado por la comunidad religiosa. Íñigo de Cárdenas fue fundador también del monasterio de las Comendadoras de Santiago el mayor de Madrid. Su hijo fue embajador de España en Venecia y Francia. En este monasterio se educaría la hija de Felipe IV, la infanta María Teresa, cuyo nombre hace referencia a la Santa Carmelitana por intercesión de las monjas de Loeches.

Al morir los Cárdenas, el conde-duque de Olivares compró el señorío en 1633.^[4]​ Pretendió hacerse con el patronazgo del monasterio de carmelitas pero no lo consiguió. Por ello encargó a Alonso Carbonel^[5]​ (arquitecto del Palacio del Buen Retiro), la obra de un nuevo monasterio, el Monasterio de la Inmaculada Concepción, frente al anterior, muy similar al Real de la Encarnación de Madrid, y un modesto palacio del cual ya solo se conserva su puerta. Este edificio estuvo habitado desde 1640 hasta el 2012 por la orden de dominicas recoletas.

En 1643 el conde-duque de Olivares cesó como primer ministro de Felipe IV y fue desterrado a Loeches, proyectando convertir sus montes en un gran coto de caza, pero la oposición de los agricultores se lo impidió. En 1643, el conde-duque dejó Loeches al ser desterrado a Toro, en Zamora, pues sus enemigos querían alejarlo aún más de la corte. En verano de 1645 murió y fue llevado nuevamente al monasterio de Loeches donde permanece enterrado hoy día.

Durante la guerra de Independencia española los monasterios sufrieron muchas pérdidas, especialmente el monasterio de la Inmaculada Concepción. Los patronos de esta fundación y las propias monjas con sus dotes donaron cuadros, tapices,^[6]​ esculturas y objetos litúrgicos. Decorando la iglesia se encontraba una gran colección de pinturas del siglo XVII de autores como Rubens, Tiziano, Tintoretto, Veronés, Alonso Cano, Miguel Ángel, Velázquez o El Greco.^[7]​ Estas pinturas desaparecen durante la guerra de Independencia y actualmente se pueden ver en museos, como los cartones para tapices pintados por Rubens que se encuentran en el museo Ringling de Miami.

La segunda mitad del siglo XIX va a super un resurgir económico, arquitectónico y cultural para la Villa, ya que se van a abrir dos balnearios de aguas minero-medicinales:^[8]​ La Margarita y La Maravilla. Estos dos negocios empezaron a atraer a las familias adineradas, nobles, empresarios y gente relacionada con la cultura a Loeches, empezaron a veranear durante casi un siglo y comenzaron a construir sus casas de veraneo, las cuales alguna se conserva en la actualidad. Por ejemplo la casa de la familia Sanz, joyeros de Madrid, la casa del ABC, construido por Torcuato Luca de Tena, la casa del marqués de Linares, la casa de Manuel Rosales, entre otros.^[3]​ Destaca una familia, los Prota, que estuvo veraneando en el antiguo palacio del conde-duque, ya que estaban relacionados laboralmente con la casa de Alba. Alejandro Prota era quien gestionaba las propiedades de los Alba, su mujer, Emilia Carmena Monaldi, era pintora de cámara de la reina Isabel II, y la hija del matrimonio, Isabel Prota Carmena, fue considerada una de las mejores compositoras de música religiosa para órgano que hubo en España, reconocida con diferentes condecoraciones. Esta familia estuvo estrechamente relacionada con la comunidad religiosa que habitaba el monasterio de la Inmaculada Concepción, ya que aportaron más de 50 obras de arte de la propia Emilia Carmena y ayudaron a la comunidad a poder mantenerse económicamente.^[9]​

Tras la unión por matrimonio de la casa de Olivares con la casa de Alba a finales del siglo XVII,^[10]​ los Alba heredarán el señorío de Loeches, el palacio del conde-duque que aquí construye y el patronazgo del monasterio la Inmaculada Concepción. Es por ello que en 1909, el XVII duque de Alba de Tormes, Jacobo Fitz-James Stuart y Falcó, derribando una parte del palacio que estaba adosado a la pared de la iglesia del monasterio,^[11]​ añade un panteón familiar donde descansan las últimas cuatro generaciones que ostentaron el título de duque/duquesa y sus consortes. Además, también reposan tres familiares y el propio conde-duque y su mujer, Inés de Zúñiga. En el panteón destaca una escultura funeraria que representa a Francisca de Sales y Portocarrero, XV duquesa de Alba consorte y hermana de la emperatriz francesa Eugenia de Montijo, realizado en mármol en un taller parisino en 1865.^[12]​

Durante la guerra civil española los edificios religiosos serán ocupados y utilizados como cuarte, cárcel, oficinas y almacén. Además, sufrirán expolios y destrozos, siendo el peor parado el convento de San Ignacio, que sufrió un gran incendio que obligó a realizarse una gran reforma durante la segunda mitad del siglo XX. El monasterio de la Inmaculada Concepción fue ocupado por diferentes brigadas mixtas e internacionales, destacando una de ellas que estuvo comandada por Gustavo Durán.^[3]​ Gracias a él y sus soldados se protegieron unas cajas que estaban en mal estado con toda la documentación de la fundación desde el siglo XVII que se conserva en la actualidad en el Archivo Histórico Nacional y en el Archivo de Protocolos. Loeches fue además zona de paso para el Tren de los 40 días, construido en 1938, partía desde Torrejón de Ardoz, pasando por Velilla de San Antonio, Loeches, Pozuelo del Rey, Nuevo Baztán hasta llegar a Tarancón y de ahí hasta Valencia. Actualmente se conserva un puente por donde circulaba el tren.

En 1965 se rodó en la localidad la película de Pedro Lazaga La ciudad no es para mí con Paco Martínez Soria. Representaba el ficticio pueblo de Calacierva en Zaragoza. Pero no es la única película que se rueda en la Villa, también se rodó El extraño viaje, dirigido por Fernando Fernán Gómez y protagonizada por Carlos Larrañaga y Rafaela Aparicio o La venganza, dirigida por Juan Antonio Bardem.^[3]​

Actualmente cuenta con industria y algo de agricultura, principalmente el trigo y otros cereales.

Cuenta con una población de 9200 habitantes (INE 2024).

Gráfica de evolución demográfica de Loeches[13]​ entre 1842 y 2021

Población de derecho según los censos de población del INE.     Población de hecho según los censos de población del INE.

Loeches cuenta con cinco líneas de autobús, dos de ellas (una nocturna), que conectan con Madrid y las otras tres líneas unen al municipio con otros de la zona. Estas líneas son:

En Loeches hay una escuela infantil pública (El Columpio), también se cuenta con una Casa de Niños (Federico García Lorca) que recogen alumnos hasta los tres años de edad, y tres colegios públicos de Educación Infantil y Primaria (Conde Duque de Olivares, Duque de Alba y Charles Dickens) que albergan alumnos desde los tres años hasta los doce. También se puede cursar la ESO en el IES Marie Curie. Por último, también existe un colegio privado en el que se imparten desde los primeros cursos de infantil hasta los preuniversitarios (Montfort).

Cuenta con instalaciones deportivas divididas en dos zonas:

• Complejo deportivo "Cruz de Piedra" con campo de fútbol, cancha de baloncesto, 2 pistas de tenis y 7 de pádel.
• Complejo deportivo "José Rodríguez" con piscinas exteriores, cancha de fútbol-sala al aire libre, pabellón cubierto y gimnasio municipal.

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• Sitio web del Ayuntamiento de Loeches
• Instituto de Estadística de la Comunidad de Madrid > Ficha municipal Archivado el 30 de septiembre de 2007 en Wayback Machine.
• Instituto de Estadística de la Comunidad de Madrid > Series estadísticas del municipio