横河電機の創業者は、帝国劇場や三越本店の設計に携わった建築家・横河民輔である。横河民輔は建築に加えて技術を軸とした事業展開を志向し、1907年に横河橋梁製作所を創業していた。1915年に電気計器の国産化を目的として東京渋谷に電気計器研究所を個人創業し、甥の横河一郎や青木晋ら20代の技術者に計器開発を託した。

1917年に精密電気計器の国産化に至り、通信省や海軍省から輸入品に劣らない評価を得た。1920年12月に株式会社横河電機製作所として法人化し、横河一郎が筆頭株主として約30%の株式を保有した。横河民輔自身は株式を持たず、経営を次世代に委ねる設計とした。以後、横河家による同族経営のもとで計測器の専業メーカーとして発展を遂げた。

戦時中の横河電機は陸軍指定工場として高射砲算定器や航空計器の生産に従事し、従業員は1.2万名に拡大した。しかし終戦で軍需を喪失し、5工場のうち4工場を閉鎖して武蔵野本社に集約、1万名以上を解雇して1200名体制で再出発した。戦後の計測器市場では石油化学・鉄鋼などの装置産業向けに需要が移行し、横河電機は工業用計測器への転換を進めた。

1955年、米フォックスボロ社と技術援助契約を締結し、空気圧制御技術を導入した。フォックスボロは石油精製プラント向け制御機器の世界的メーカーであり、この提携によって横河電機はプラント向け計測・制御技術の基盤を獲得した。1957年には米国にYokokawa Electric Works, Inc.を設立するなど、海外展開の足がかりも築いた。

1963年、横河電機はヒューレットパッカード（HP）と51対49の出資比率で横河ヒューレットパッカード（YHP）を設立した。8年に及ぶ交渉の突破口となったのは、横河電機の大株主ジャパン・ファンドのガーナー氏がHP社外役員を兼務していたという偶然の人脈であった。YHPは定価販売の徹底や親会社依存の排除といったHP流の経営手法を導入し、1980年には売上高465億円・経常利益率13%超の高収益合弁に成長した。

一方、1982年にはGEと49対51でCT装置の合弁会社・横河メディカルシステムを設立したが、出資比率は1986年に25%へ後退し、最終的にGEヘルスケアジャパンとして横河の名が消えた。HPとの合弁では主導権を確保しGEとの合弁では後退した構図は、製品開発の主導権がどちらにあるかの違いを反映していた。

1973年のオイルショックは、石油産業向けが売上の83%を占めていた横河電機に深刻な打撃を与えた。設備投資の相次ぐ中止で販売が低迷する中、横河電機は1975年に総合制御システムCENTUMを発表し、プラント向け制御システム事業への本格参入を宣言した。計測器メーカーから制御システムメーカーへの転換を図る布石であった。

1983年4月、横河電機は工業計器業界3位の北辰電機と合併した。合併比率は横河1.0対北辰0.35であり実質的には横河電機が主導したが、対外的には対等合併を掲げ、横河正三社長は社内からの突き上げを受けるほど北辰側に配慮した。旧北辰電機の本社工場をキヤノンに売却して1000名を配置転換するなど、3年で拠点統合を完了した。

1999年、横河電機はHPとの合弁を解消し、YHPの株式を売却した。HPがコンピュータ事業を分離する過程で合弁の前提が変化したことが背景にある。合弁解消により電子計測器事業を失った横河電機は、プラント向け制御システムに経営資源を集中する方向に舵を切った。2002年にはNEC系列の安藤電気の株式を132億円で取得して通信向け計測器事業の強化を図ったが、2003年には15工場の閉鎖と希望退職の募集を決定し、1983年以来堅持してきた「人員削減をしない方針」を撤回した。

2010年には計測器事業を子会社の横河計測に移管し、本体は制御システム事業に特化した。2016年に英KBC社を279億円で買収して石油・ガス向けソフトウェアを取り込み、制御ハードウェアからデジタルソリューションへの事業転換を加速させた。

2015年には約400億円規模の固定費削減を目的に1105名の希望退職を募集し、事業構造改善費用166億円を特別損失として計上した。石油・ガス産業の市況低迷がプラント向け制御システムの需要に直結する事業構造のもと、コスト構造の抜本的な見直しが不可避となった判断であった。

2021年に策定した中期経営計画AG2023では、制御事業を軸にデジタルトランスフォーメーションの推進を掲げた。シンガポールにアジア統括会社を設置し、中東・東南アジアのプラント向け案件の獲得を強化している。1915年に建築家が個人創業した計測器メーカーは、100年以上の歴史を経て、プラント向けデジタル制御ソリューションを提供するグローバル企業へと姿を変えた。