Sarıcakaya tarihi; Sarıcakaya İlçesinde; yerleşik hayata geçişin zamanı kesin olarak bilinmemekle beraber, gerek tarih öncesi, gerekse tarihi devirlerde bölgenin çeşitli uygarlıkların etkisinde kaldığına dair ipuçları bulunmuştur. Eskişehir çevresinde yapılan araştırmalar; bölgede Paleolitik (Eskitaş) döneminde yerleşmeler olduğunu ortaya çıkarmıştır. Hitit ve Firigler döneminde de bölgede yerleşim olduğuna dair izler vardır. Daha sonra bölgede, sırasıyla Lidya (M.Ö: 676-546), Pers (M.Ö:546-331), Helenler (M.Ö.:331-281), Galetler (M.Ö.:280-189) ve Roma İmparatorluğu (M.Ö.: 189-395) dönemleri yaşanmıştır.
Roma ve Bizans dönemlerinde sadece İstanbul'dan Anadolu ve Suriye'ye geçen ana yolun uğrak yeri durumunda olan Eskişehir (Dorylaion), VI. yüzyıldaki sosyal hareketliliğe bağlı olarak önem kazanmaya başlamıştır. Bizanslar döneminde de Orta Sakarya Vadisi etkin olarak yerleşilen yerlerdendir, VIII. yüzyıl başlarında Arap saldırılarına uğramaya başlamış ve 708'de Abbas Bin Velid burayı işgal etmiştir. Ancak yörede Arap egemenliği kısa sürmüş ve Bizanslılar Eskişehir'i yeniden ele geçirmişlerdir.
Araplardan sonra bölge, Türk akınına uğramaya başlamış ve Miryakefolon Savaşının (1176) ardından yapılan antlaşma uyarınca Bizanslılar, Eskişehir'i boşaltmışlardır. Ancak Türklerin yöreye tamamen hakim olmaları 1196'dan sonra gerçekleşmiştir.
XII. yüzyılda Konya'yı merkez yaparak bütün Anadolu'da kalkınma haraketi meydana getiren Anadolu Selçukluları, Marmara tarafına yapılan akınlar için Eskişehir'i kışlak yeri olarak kullanmışlardır. Bu nedenle Eskişehir ve çevresindeki araziler Sultanönü olarak anılmaya başlanmıştır.
Eskişehir bölgesi; Anadolu'nun Moğol hakimiyetine girişi sırasında, Moğol baskısından kaçan binlerce Türkün yerleşme yeri durumundaydı. Bu yıllarda bölge Moğol Valilerinden Coraoğlu Nurettin'in idaresi altındaydı ve oldukça imar görmüştü.
Selçuklular döneminde Eskişehir Selçuklu Türkiyesi' nin uluslararası ticaretten büyük kazançlar sağladığı ticaret yolları üzerindeydi. Bizans sınırları boyunca uzanan yerler bu dönemde "Uç" olarak adlandırılmaktaydı. Bu uç bölgesinde Türkmen gruplarının kalabalık oluşu burada yeni bir beylik olan Osmanlıların doğuşuna yol açmıştır.
Bu dönemde Akarsu çevresindeki düzlükler; verimli tarım alanları olduğu için kır yerleşmesinde önemli rol oynamışlardır. Bu nedenle Sultanönü Sancağında köy yerleşmeleri oldukça fazla idi. Nitekim bu gün Sakarya nehri boyunca yerleşen ve Eskişehir İlinin kuzey sınırını oluşturan köylerin varlığı 1460'daki tarihlerden beri bilinmektedir. Özellikle Orta-Sakarya Vadisinin ana yollardan uzak olup asayiş bozukluklarından etkilenmemesi buradaki yerleşmelerin çoğunun (Beyköy, Küplü, Laçin, Bozaniç, Gümele, Ilıca, Alpagut) hiç bozulmadan günümüze dek gelmelerine sağlamıştır.
Söğüt ve Göynük dağlarında yaşayan konar-göçer aşiretlerinin XVIII. yüzyılın 2. yarısında sade hayata geçmeye başlamalarıyla, Orta Sakarya'da hem mevcut yerleşmelerin nüfusu artmış, hem de yeni yerleşmeler ortaya çıkmıştır.
Ne zaman kurulduğu kesin olarak bilinmemekle birlikte Sarılar ve Baraklar aşiretlerinin bugünkü Sarıkaya ve Camikebir Mahallelerinin bulunduğu mevkilerde kurulup daha sonra bunların birleşmesiyle oluştuğu sanılan Sarıcakaya (Burnaklar Köyü) Tanzimattan önce İzmit Sancağının Göynük Kazasına bağlı iken, daha sonra 1884 yılında Söğüt'e bağlanmıştır.
Cumhuriyet döneminde de Eskişehir'in 1925 yılında vilayet statüsüne kavuşmasının ardından. 17 Nisan 1957 tarih ve 7033 sayılı kanunla adı değiştirilen Sarıcakaya (Eski adı Burnaklar) 1 Nisan 1958 yılında Eskişehir'e bağlı bir ilçe merkezi olmuştur.