A cidade de Machadinho d´Oeste surgiu em 15 de fevereiro de 1982 por meio de um Projeto de Assentamento da reforma agrária criado pela Resolução nº 25 do Conselho de Diretores do INCRA, idealizado pelos engenheiros Paulo Botelho Martins, Fábio Costa Marques, Nestor Carlos dos Santos e Cézar Alberto Carneiro Soares, que foram os principais responsáveis. Pertenceu inicialmente ao município de Ariquemes, com a denominação de "Projeto de Assentamento Machadinho". Situada na bacia do Vale do Jamari, tem todo o seu território atravessado do sul ao norte pelos rios Ji-Paraná e Machado.
O rápido crescimento populacional e desenvolvimento econômico decorrentes das atividades agrícolas exigiram a sua autonomia política e administrativa. A área do Projeto de Assentamento (PA) Machadinho foi elevada à categoria de município, com o nome alterado para Machadinho d'Oeste e sede no povoado do mesmo nome, elevado então à categoria de cidade. O seu nome é em homenagem ao rio Machadinho, afluente da margem esquerda do rio Ji-Paraná.
O município foi criado em 11 de maio de 1988, pela Lei Nº 198, assinada pelo então governador Jerônimo Garcia de Santana, que empossou José Carlos de Souza Freitas como primeiro prefeito. Machadinho foi formado com áreas desmembradas dos municípios de Ariquemes, Jaru e Ji-Paraná.
O município tem vários projetos de assentamento, influenciando diretamente na economia da cidade, por meio da produção rural.