明治時代に藤田組（現在のDOWA HD）において小坂鉱山の経営再建に貢献した久原房之助氏は、それまでの培った実績をもとに、国内における鉱山業で起業を決意。1905年に茨城県多賀郡における日立銅山を買収して鉱山経営に参入した。以後、久原氏は国内鉱山の買収を続けて「久原財閥」を形成した。
久原氏における鉱山経営では、機械を活用した合理化に特色があった。日立銅山においても輸入機械（排水ポンプなど）を活用して合理化を志向し、鉱物の産出量を拡大させた。
日立銅山の産出量は安定的に推移し、1912年に久原鉱業株式会社を設立した。
久原房之助氏は、藤田組（小坂鉱山の経営）に在籍していたときに、技術者である小平浪平氏を部下に持っていた。小平浪平氏は藤田組を経て東京電燈（現東京電力）に転職したが、主要な電機製品（モーター・発電機・変圧器など）が外国からの輸入品であることに問題意識を抱いた。
久原房之助氏は日立銅山の経営に従事する中で、機械化を推進するために小平浪平氏をスカウト。小平氏は日立鉱山における発電所建設を通じて外国製の電機機器について知見を得るとともに、これらの電機の修理にも従事した。
機械修理を通じて小平浪平氏はモーターの国産化を決断。試行錯誤の末、1910年（明治43年）に国産技術による5馬力モーター（誘導電動機）を開発した。
久原財閥の日立鉱山において、モーターを生産するために芝内工場（現・日立製作所山手工場）を新設した。これにより久原財閥は「日立鉱山の経営」から「電機機器（モーターの製造）」へと多角化し、電機領域に新規参入した。
自分は進んで欧米一流の製造家と提携することを企画しなかった。我々の場合は、なるべく他人の力に依存することを少なくし、専らの自らの力によって最も優良なる機械の生産を図るべきだと考えた。なるほど、外国一流の製造家と提携するときは、明らかにある程度の進歩を見る事ができるだろう。しかし、毎年多大のロイヤリティを支らねばならぬことを考えると、これと同じ費用を投じて一意専心に研究を重ねて進めば、他人の力に依存せずとも十分に成績を上げることは不可能でないと信じたから、同業者と違う道を選んだのである
久原鉱業所の製作所部門の経営が軌道に乗ったことを受けて、1918年に株式会社日立製作所を設立。資本金1000万円で設立され、資本面で久原鉱業所から独立した。もともと、久原鉱業の創業者である久原房之助氏は、機械部門への多角化に消極的であり、小平浪平氏は独立を選択した。
1918年10月に日立製作所は、生産拠点を拡大するために、東京の「佃島製作所」を合併。日立製作所の設立時に、同社の拠点を「亀戸工場（東京都）」として継承した。この結果、日立製作所の設立時は、創業地である日立工場と、東京の亀戸工場の2拠点を運営した。
浪平はとうとうがまんしきれなくなって、山をくだり、一路大阪へ向かった。久原社長を口説き落とすためであった。浪平は熱をこめて、機械製作所の分離、独立経営を説いたが、久原は肯きもしないのだ。元来、久原は鉱山業のような山気の多い仕事には熱を入れるが、製作所などという地味な事業にはほとんど関心がなかったのだ。
久原は不機嫌な表情でおし黙っている。浪平は理を尽くして弁じ立てていた。すると、いきなり、久原は灰皿を掴んで、床へ叩きつけた。内心の憤怒をそんな行為で表現したのだろうが、浪平もついに諦めて部屋を出るしかなかった。
軍需対応のため全国各地の電機メーカーを買収。戦時中に18工場を運営し、日本有数の電機メーカーに発展
1950年代を通じて日立製作所は、外国企業との技術提携を積極化。創業以来掲げてきた「国産技術」に限った経営方針を撤回した。これらの技術提携は、日立が電機メーカーとして新規分野に参入する上で、重要な役割を果たした。
1952年に日立製作所はRCAと技術提携を締結。テレビ向けブラウン管を中心とする特記実施権を獲得し、日立としては市場が急成長していたテレビ市場への参入を試みた。
1953年に日立製作所はGEと技術提携を締結。主に、発電機向け蒸気タービンに関する特許実施権を獲得し、すでにGEと提携していた東芝に追随することを目論んだ。
1954年に日立製作所はWE(Western Electric)と技術提携を締結。主にトランジスタ（半導体）における特許実施権を獲得し、半導体製造に参入することを目論んだ。
高度経済成長期を通じて、日立製作所は本業である「電機」に相当しない事業について、子会社として運営する道を選択した。
まずは1956年に日立金属（旧鉄鋼事業部）と日立電線（旧電線事業部）を設立して子会社として分離。1961年には日立化成、1964年には日立建機をぞれぞれ設立し、同様に子会社として運営した。
これらの子会社について、業績が安定した段階で株式上場を実施。1961年には日立電線および日立金属、1970年には日立化成、1981年には日立建機をそれぞれ証券取引所に上場し、いずれも日立製作所が株式50%超を保有して「上場子会社」として経営した。
2010年代以降、日立製作所では「親子上場」の関係について見直しを実施。日立電線・日立金属・日立化成・日立建機・日立物流の各社について、株式の売却を推進した。
IBMが手放したHDD製造事業を買収。買収時点でグローバルで11つの製造拠点・従業員数2.4万名で運営していた。
2012年に48億ドルで売却して日立製作所の財務体質の改善に寄与
リーマンショック直後に選択と集中を加速させ、一部事業を売却することで日立製作所の業績はV字回復を達成して電機業界では「勝ち組」としてメディアから賞賛された。以降、原子力発電事業で苦戦する東芝と、幅広い事業が好調な日立製作所の優劣が鮮明となった。
火力発電システムの事業統合を決定。三菱重工65%・日立製作所35%の出資比率で「三菱日立パワーシステム」を設立した。日立製作所としては祖業である電機を縮小する意図があったと推定されるが、完全撤退によるハレーションを考慮して三菱重工との合弁会社の設立を選択したと思われる。
ソフトウェア開発を強化するために、日立情報システムズ、日立ソフトウェアエンジニアリング、日立システムアンドサービスの3社を吸収合併
南アフリカにおける火力発電所の新設プロジェクトについて、工期遅れと予算超過が発生。請け負っていた三菱日立パワーシステム（三菱重工と日立製作所の合弁）は、賠償責任を背負った。
もともと日立製作所が5700億円で受注したプロジェクトであり、三菱重工としては損失を全て日立製作所が背負うべきと主張。損失の負担をめぐって三菱重工と日立製作所が対立するに至った。2017年7月に三菱重工は約7700億円の支払を日立製作所に求め、日本商事仲裁協会に申立した。
2019年に和解が成立。日立製作所は和解にかかる損失として3759億円を計上した。和解を通じて、日立製作所は合弁会社三菱日立パワーシステムの株式を三菱重工に譲渡し、火力発電の合弁事業から撤退を決定した。
自動車部品事業（オートモティブシステム）を強化するために、2019年に日立製作所は、日立オートモティブおよびホンダ系部品メーカー3社（ケーヒン、ショーワ、日信鉱業）と統合する方針を発表。集約先はホンダと日立による合弁会社を新たに設立（日立Astemoを発足）し、4社を新会社に集約する方針を示した。ホンダ系部品メーカーは、いずれも収益性が低下気味であり、部品企業の統合により自動運転などの研究開発費を捻出する狙いがあった。
2021年に日立製作所が本田との合弁により日立Astemoを発足し、同社に買収3社を統合する形で買収した。日立Astemoへの出資比率は、日立製作所66.6%・ホンダ33.4%であり、日立製作所の子会社として日立が主導権を握った。
2022年3月期における日立Astemoの業績は、売上高6430億円・当期純利益369億円であった。だが、2023年3月期に当期純利益▲810億円に転落するなど、経営に苦戦した。
2023年に日立製作所は日立Astemoに対する出資比率を約40%低下させ、株式の約26%をホンダおよびJICキャピタルに合計約1580億円で売却。2024年3月期に日立製作所は事業再編等利益として940億円を計上した。
日立Astemoについては将来の株式上場を明言し、日立製作所としては実質的に自動車部品事業からの撤退を志向。株式売却により子会社から持分法適用外社へと位置付けを変化させ、日立製作所における利益率（対売上比）の低下要因を取り除いた。
スイスABB社からパワーグリッド事業を約7200億円で買収。
デジタルエンジニアリングサービス（システム開発）を強化するため、米GlobalLogic社を約1兆円で買収した。GL社の売上高は年間1000億円（）であり、1長円の買収をめぐって取締役会の議論は紛糾したという。