　当社はもと「氷川社」と称し、川口町の鎮守氏神として古くから領主・住民の崇敬厚く、しばしば社殿の御造営や神宝の奉献があった。創祀についての記録は荒川の氾濫等により失われているが、天慶年間（940年頃）足立郡司判官代武蔵武芝の創建とも伝え、暦応2年（1339）および天文4年（1535）の板碑、室町時代初期の古神像、江戸期の棟札数点等がある。
　江戸時代には川口は徳川幕府の御料所となり、当社社地は除地（免税地＝氷川免）と定められ、「氷川大明神」と尊称した。8代将軍徳川吉宗公は、産米を増し飢饉を防止するため見沼を開発し、見沼代用水路を完成させたが、芝川落口の門樋工事の際、幕府勘定役井澤弥惣兵衛為永の配下杉島貞七郎保英は当社に工事の成功を祈願し、享保18年（1733）、難工事を見事に完成させた。この神恩に感謝して神前に奉納した神鏡は、市指定文化財となっている。
　維新後の明治6年に村社に指定されたのち、川口町内の天神社、稲荷社（三社）、金山社を順次合祀して、同42年に社名を「川口神社」と改めた。このうち金山社は、川口の伝統基幹産業である鋳物業の守護神として篤い信仰があり、その旧社殿（現八雲社）は、旧川口町最古の神社建築として、市の文化財に指定された。
　昭和8年市制施行に伴い、川口市の総鎮守となり、同10年には県社に列せられた。同15年、皇紀2600年記念事業として境内施設を整備拡充した。
　大東亜戦争後は、国の管理を離れて神社本廰所属の宗教法人となり、中央・幸栄・並木地区13町内の氏子を始め、60万市民の崇敬を受けて今日に至っている。