Pendant l’Antiquité, une occupation humaine est attestée sur le territoire d’Ecouen, mais l’habitat semble alors dispersé : des fouilles archéologiques ont mis au jour les restes de « villae » dans la plaine, et des fours de potiers le long de la vallée du Petit Rosne, où se trouvait une voie romaine reliant Paris à Amiens ; c’est là qu’on a retrouvé une nécropole caroligienne, ainsi que les fondations d’une petite chapelle. On a longtemps affirmé que la première mention d’Ecouen dans les textes remontait à un diplôme de Dagobert, en 632, mais il s’agit là d’une erreur de lecture. En fait, les premiers textes concernant Ecouen remontent aux XIe-XIIe siècles, avec la mention d’un « castrum » (lieu fortifié), dont on n’a pas retrouvé de vestiges, et d’une église (voir le dossier sur l’église Saint-Acceul).  La configuration actuelle du bourg d'Ecouen, à flanc de colline, remonte donc vraisemblablement à cette époque. Dominant la plaine de France, Ecouen est alors un fief de la famille de Montmorency, et celle-ci joue un rôle de premier plan dans l’histoire de la ville. Au XVIe siècle, le connétable Anne de Montmorency décide la reconstruction de son château, dominant la plaine de France, ainsi que celle de l’église paroissiale. La ferme seigneuriale, au pied du château, constitue jusqu’à la Révolution la plus importante ferme du village. Celui-ci s’organise autour de deux axes principaux, la route d’Ezanville (ancienne « rue du Moûtier ») et la route de Paris, dont le tracé est remanié au XVIIIe siècle.

Aux XVIIIe et XIXe siècle, Ecouen est essntiellement un bourg rural avec quelques demeures de plaisance profitant de la vue sur la plaine de France et quelques commerces liés à la route de Paris (auberges, cafés, etc.). A la fin du XVIIIe siècle, selon le plan d'intendance de 1787, la plus grande partie du territoire d'Écouen (63%) était constituée des terres labourées traduisant son appartenance à la riche plaine céréalière du Pays de France. Les bois (24%)  occupaient la plus grande partie de la butte. Adossé à la forêt et surplombé par la terrasse du château, le bourg s'organisait en fer à cheval, à partir de la place de l'église, le long de deux axes principaux orientés vers la plaine. L'un, à l'ouest était constitué par les rues actuelles Paul Lorillon, Grande Fontaine et Four Gaudon, et l'autre, à l'est par les rues Georges Joyeux et Maréchal Leclerc. Entre et autour de ces deux grands axes, se déployait une couronne de jardins et de vergers, à l'instar des terroirs voisins du Plessis-Gassot et du Mesnil-Aubry. Il existait quelques prés en prolongement du village et dans les abords du ruisseau du Petit Rosne.

Jusqu'aux bouleversements apportés à la fin du XIXe siècle par l'ouverture de la gare d'Écouen-Ézanville, l'organisation du territoire et du bourg d'Ecouen sont restés remarquablement stables et la population d'Ecouen qui comptait à la fin du XVIIIe siècle 997 habitants est restée autour de 1 000 habitants jusqu'en 1872.

Au XIXe siècle, Ecouen se distingue toutefois des autres bourgs de la plaine de France par deux particularités : l’affectation de l’ancien château d’Anne de Montmorency à la Légion d’Honneur, et l’installation de peintres souvent d’inspiration naturaliste dans le bourg, où leur présente est encore attestée par plusieurs maisons d’artistes.

Avec l’ouverture de la gare d’Ecouen-Ezanville en 1877, au nord-ouest du bourg ancien, de nouveaux citadins investissent la ville, stimulant son développement vers la gare, notamment le long de la rue de la République.  À l’instar de nombreuses autres agglomérations de la région parisienne, Écouen a graduellement vu sa population s’accroître dans les années 1880-1930: la commune, qui avait quelque mille habitants au début du XIXe siècle, en comptait 1360 en 1881 (dont 1096 pour le bourg proprement dit), 1916 en 1911 et environ 2400 dans les années 1930. Cette croissance démographique reste cependant assez lente, et sa courbe tout à fait comparable à celle d’autres villages voisins comme Saint-Brice-sous-Forêt, qui, parti de 816 habitants en 1793, atteint le millier en 1881 et passe au double en 1926. Des bourgs plus proches de Paris, comme Pierrefitte-sur-Seine, connaissent à la même époque une transformation beaucoup plus profonde : petit village de 800 âmes au milieu du XIXe siècle, Pierrefitte rassemble déjà 2800 habitants en 1901, et 8600 en 1926. Écouen, pour sa part, demeure à l’écart de ce processus d’urbanisation rapide et préserve son cachet traditionnel, même si de nombreuses maisons nouvelles sortent de terre et grignotent la plaine agricole.

Cette croissance régulière continue durant toute la seconde moitié du XXe siècle, Ecouen passant d’environ 2500 habitants en 1950, à un peu plus de 7000 cinquante ans plus tard. Cette augmentation est importante (180 %) mais reste bien inférieure à celle des communes voisines : Sarcelles, dans le même temps, a vu sa population presque multipliée par six.

Cette extension est aujourd’hui arrêtée en raison de l’ouverture, en 1974, de l'aéroport de Roissy, à une quinzaine de kilomètres à l’est. Depuis 1989, Ecouen est en effet inclus dans le Plan d'Exposition au Bruit (PEB) de l'aéroport, qui règlemente et limite désormais son extension urbaine.