A história de Vilhena data do início do século XX, por volta de 1910, com a passagem por estas terras da expedição chefiada pelo Tenente Coronel Cândido Mariano da Silva Rondon, quando fixou nos campos do Planalto dos Parecis um posto telegráfico, na linha Cuiabá/Santo Antônio do Alto Madeira, onde ligariam as principais cidades da região Oriental do País, Cuiabá/Porto Velho, construindo milhares de quilômetros de cabos telegráficos e fazendo surgir vilas em torno dos postos.  

O nome “Vilhena”, denominado por Cândido Mariano da Silva Rondon, foi homenagem ao ex-chefe Álvaro Coutinho de Melo Vilhena, natural do Maranhão, engenheiro chefe da Organização da Carta Telegráfica Pública, que em 1908, foi nomeado pelo Presidente da República, Diretor Geral dos Telégrafos. 

No ano de 1959, o Presidente Juscelino Kubitscheck iniciou a BR-29 (Brasília/Acre), atual BR-364, que integrava a região Norte com as demais Regiões do País. No ano de 1964, ocorreu através do IBRA (Instituto Brasileiro de Reforma Agrária), e depois do INCRA (Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária), a distribuição de terras da União aos colonos, dispostos a adquiri-los e se fixarem na Região.

Este fator atraiu migrantes de todos os quadrantes do País. Nesta ocasião, que chegavam as primeiras cabeças de gado (80 rezes), instalavam-se aqui: o primeiro Posto de Gasolina; o primeiro Hotel e Restaurante; tudo de propriedade do pioneiro Ferreira Queiroz.

Vilhena é à entrada da Amazônia Ocidental, o que permite receber a denominação  “Portal da Amazônia Ocidental” e teve seu povoamento caracterizado por fluxos migratórios das regiões mais populosas do País (sudeste/sul), a procura de novas áreas para melhoria do desenvolvimento econômico, a construção da rodovia de interligação (Brasília/Acre) BR-364, pelo Presidente Juscelino Kubitscheck.

Após a revolução de 1964, chegou o 5º BEC (Quinto Batalhão de Engenharia e Construção), para a conservação da estrada, tendo a sua frente o Comandante Todeschini, que residia em Vilhena. Construiu-se a primeira Igreja Católica. A energia elétrica, na época era por meio de geradores próprios e o fornecimento de água era feito por caminhões, com tambores abastecidos nas águas dos Igarapés.

Próximo ao local, instalou-se, em 1966, a primeira serraria (hoje Berneck), e iniciou-se as obras da EMBRATEL. Em 1968, instalaram-se a Delegacia de Polícia, a CAERD (Companhia de Águas e Esgoto de Rondônia) e a CERON (Centrais Elétricas de Rondônia).

Em 01.04.69, Vilhena passa a Distrito de Porto Velho pelo Decreto nº 565, ficando criado o Cartório de Registro Civil e o Juizado de Paz, ocasião que Vilhena possuía 160 (cento e sessenta) casas. Em 1973, o distrito de Vilhena teve seu primeiro Administrador, Sr. Gilberto Barbosa de Lima (20/03/73 a 21/06/77), Fiscal do IBBD a disposição do Distrito. Na ocasião, esta localidade já contava com algumas Avenidas: Marechal Rondon, Major Amarante e Capitão Castro. Sua população era de 800 (oitocentos) habitantes. 

Com a instalação do projeto Integrado de Colonização “Paulo de Assis Ribeiro” (1974), com núcleo de apoio em Colorado do Oeste, ocorre um impulso populacional em Vilhena. Neste mesmo ano, instalou-se a pioneira seção eleitoral (104) no Distrito de Vilhena.