初期，水堀头地区为一街庄，称为「水堀头庄」，隶属于捒东下堡。该庄西北与新庄仔庄、南势坑庄为邻，东北与林厝庄、八张犁庄为邻，东南边为西大墩街、潮洋庄，西南边为马龙潭庄、下七张犁庄。1901年（日治明治三十四年）11月，全台废县厅改设二十厅，该庄隶属于台中厅。1903年（明治三十六年）6月，该庄编入「西大墩区」，隶属于台中厅。1909年（明治四十二年）10月，合併二十厅为十二厅，西大墩区隶属不变。1920年（大正九年），全台地方制度大改正，废十二厅改设五州二厅，该庄改制为「水堀头」大字，隶属于台中州大屯郡西