门头沟名字的由来是因为门头沟的位置在圈门。

明代，都城北京长期受到蒙古威胁，朝廷在京西山区修建了内长城，作为保护京城的最后一道防线。朝廷还在每条山路的关键部位修建了关城，驻军把守。当时，门头口村也建有一座扼守古玉河大道咽喉的关城。

入清之后，长城内外一统，京城西部的关城失去了军事作用，关城的城台上修建起了庙宇，逐渐演变成过街楼。由于玉河古道从关城下面通过，而关城的门洞又是拱券形的，所以人们就把这座建筑称为“券门”，依谐音叫作“圈门”。

以过街楼为界，这条沟谷分成了两部分，过街楼以西称为“门头沟”，意思是“圈门前头的沟谷”；过街楼以东，以地处沟谷出口的村庄命名，叫作“大峪沟”。