至日治初期，牛栏河地区为一街庄，称为「牛栏河庄」，隶属于竹北二堡。该庄轮廓略呈东北—西南方向狭长形，东北端与铜锣圈庄为邻，东南侧及西南端与三屯庄为邻，西北侧为咸菜硼街、拱仔沟庄。1901年（日治明治三十四年）11月，全台废县厅改设二十厅，该庄隶属于新竹厅。1909年（明治四十二年）10月，合併二十厅为十二厅，该庄隶属不变。1920年（大正九年），废十二厅改设五州二厅，该庄改制为「牛栏河」大字，隶属于新竹州中坜郡关西庄。1941年，关西庄升格为关西街。战后关西街改制为关西镇，隶属于新竹县，大字亦改制为