Il territorio di Fluminimaggiore è caratterizzato dalla presenza di testimonianze di età prenuragica, nuragica, fenicio-punica e romana.
Nel medioevo il villaggio di Fluminimaggiore faceva parte del Giudicato di Cagliari. A partire dal 1258, alla caduta del giudicato, passò sotto la dominazione dei Pisani e nel 1324 venne conquistato dagli Aragonesi e inserito all’interno del Regno di Sardegna. Durante la dominazione aragonese venne concesso in feudo a Nicolò Gessa e successivamente agli Asquer.
Nel 1650 il paese venne distrutto in una delle incursioni barbaresche, molto frequenti in quel periodo. Nel 1704 venne concesso, dal visconte Asquer, l’atto di ricostruzione dell’antico villaggio di Flumini Major, di cui i primi abitanti provenivano dal paese di Terralba. Nel 1839, con la soppressione del sistema feudale, il paese venne riscattato.
Nella seconda metà del 1800 il paese ebbe un grosso incremento demografico a causa della crescente attività di estrazione mineraria. All’inizio del 1900 Fluminimaggiore e Buggerru entrarono al centro delle rivendicazioni operaie, che culminarono con l’eccidio di Buggerru nel mese di settembre del 1904.
Con la crisi del sistema minerario del Sulcis, l’economia di Fluminimaggiore venne colpita duramente, con l’aumento progressivo della disoccupazione che causò l’emigrazione della popolazione.