Nogle af de første permanente bosættelser fra yngre stenalder i England vides at have ligget i Cambridgeshire. Der er fundet mange genstande fra såvel stenalderen som bronzealder og jernalder i grevskabet, især i Isleham.
I Domesday Book fra det 11. århundrede omtales området som Grentebrigescire, opkaldt efter floden Granta, det gamle navn på nutidens Cam. Nutidens Cambridgeshire er opstået ved sammenlægning af flere mindre enheder, hvor den seneste sammenlægning fandt sted i 1972, hvor Huntingdonshire og Peterborough blev en del af grevskabet.
Under 2. verdenskrig var Cambridgeshire hjemsted for en række baser for såvel Royal Air Force som US Air Force. Dette skyldes dels det ret flade landskab, dels en passende afstand til det europæiske fastland, så flyveturene ikke blev for lange.
Geografi
Store dele af grevskabet ligger meget lavt, og Storbritanniens laveste punkt med 2,75 m over havet findes ved landsbyen Holme. Grevskabets højeste punkt er Great Chishill på 146 m.
Blandt de største arbejdspladser i Cambridgeshire er fortsat en række RAF-baser, og dertil kommer området nær Cambridge, der kendes som "Silicon Fen", hvor der er samlet en række højteknologiske firmaer inden for softwareudvikling, elektronik og bioteknologi.