台湾清治末期至日治初期，头汴坑地区为一街庄，称为「头汴坑庄」，隶属于蓝兴堡。该庄北与大坑庄、大湳庄为邻，东边北段与水底藔庄为邻，东边南段与蕃地为邻，南边东段为水长流庄、墘溪湾庄，南边西段至西边南段为车笼埔庄，西边北段为太平庄、三汴庄。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「大平区」，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，大平区隶属不变。1920年（大正九年），全台地方制度大改正，废十二厅改设五州