כאמור בתחילה נקראה בית לחם הגלילית רק "בית לחם", מה שעורר בעיה בשל הצורך להבחין בינה לבין העיר היהודית האחרת, בית לחם שמדרום לירושלים. כדי לפתור את הבעיה נקראה בית לחם שליד ירושלים "בית לחם בנחלת יהודה" ובית לחם הגלילית "בית לחם בנחלת זבולון". לפי עדויות היסטוריות התקיים במקום יישוב יהודי עד לאחר חורבן בית המקדש השני. ב-1906 אף נחשפו מערות קבורה מימי בית שני ביער העוטף את המושב כיום. במרכז המושב נמצאה גת עתיקה ובה כלי אבן עשויים מגיר רך בהם השתמשו החל מימי בית שני ונפוצו במיוחד אצל יהודים אשר הקפידו על דיני טהרה.
לאחר החורבן הפך המקום למושבה של משמרת הכהנים מלכיה. כמו כן שרידי בתים מהתקופה הרומית נמצאו בחפירות שבוצעו בשנת 2013, ובתוכם אף נמצאו כלי חרס מהתקופה הפרסית וקנקן מהתקופה ההלניסטית.
בתקופה הביזנטית עם התפשטות הנצרות הפכה בית לחם ליישוב נוצרי. מתקופה זו נמצאו שרידים רבים ביישוב, ביניהם שרידי בתים וחומה מראשית התקופה הביזנטית (המאה ה-4–5 לספירה), כנסייה מן המאה ה-5–6 לספירה, בכנסייה זו אף נמצאה רצפת פסיפס מעוטרת בענפי גפן המאוכלסים בדגמי בעלי חיים, ציפורים, עצים וסל ענבים. פסיפס זה מוצג כיום בנתב"ג במסלול החזרה לארץ. מתקופה זו אף נמצאו 2 כנסיות נוספות בחפירות שונות ומבנים חקלאיים ואסמים מן המאה ה-7. באחד מהם אף נמצאו מטבעות מימיו של הרקיליוס (610–641 לספירה).
בתלמוד הירושלמי מוזכרת בית לחם הגלילית כ"בית לחם צרייה" בגלל היותה חלק מממלכת צור תקופה מסוימת.
בשנת 2016 נמצאו מבנים מן התקופה האומאית והעבאסית. בתקופה הצלבנית המאוחרת גם כן ישנן עדויות על יישוב נוצרי אשר ישב בבית לחם ומן התקופה הממלוכית נמצאו שרידים המעידים על יישוב קטן בסדר גודל של כ-50 משפחות ערביות, בתקופה זו בית לחם הייתה חלק מ"א-שאם" (סוריה הגדולה).
בתקופת שלטון האימפריה העותמאנית נכתב במסמכים כי ב-1595 היו בבית לחם 27 משקי בית מוסלמים.
בביקורו של הקונסול הבריטי ביישוב בשנת 1859 נכתב כי אוכלוסיית המקום מונה כ-110 איש, ואילו ברשימת האוכלוסייה מ-1887 נכתב כי בבית לחם היו כ-55 תושבים מוסלמים.
על פי הארכאולוג אבירם אושרי, שחפר את האתר, בית לחם הגלילית היא מקום הולדתו של ישו אבי הנצרות, ולא בית לחם שביהודה.
המושבה הטמפלרית.
היישוב המודרני הוקם במקור על ידי הטמפלרים ב-1906 ונקרא בית לחם, בתוך יער אלוני תבור, על ידי בניהם של מייסדי המושבה הגרמנית בחיפה, לאחר שקנו חברי "האגודה הטמפלרית" את אדמות בית לחם ממשפחות סורסוק ותו'יני הלבנוניות. כמו כן קנו הטמפלרים את אדמות הכפר "אום אל עמד" (כיום אלוני אבא) אשר היה בצמוד לאדמות בית לחם.
תחילה הגיעו לבית לחם כ-13 משפחות ובנו את בתיהם לאורך רחוב אחד ישר. 4 משפחות גרו החל מן העלייה לקרקע ובתום בניית הבתים הראשונה ב-1910, גרו כל 13 המשפחות ביישוב. כמו כן עם הקמת המושבה נבנו גם מבני ציבור שכללו בין השאר את בית העם אשר שימש גם כבית התפילה, מגדל מים ומחלבה. על פי הספר על הקולוניה הגרמנית בארץ ישראל מאת קארל אימברגר, ב-1918 גרו 54 אנשים במושבה, ב-1926 גרו בה כ-97 אנשים וב-1935 גרו בה 106 אנשים (27 משפחות).
הטמפלרים הקימו בבית לחם מושבה חקלאית מודרנית ומפותחת לאותה תקופה, התושבים עסקו בגידולי שדה אופייניים: חיטה, שעורה, שיבולת שועל ותירס, בנוסף גידלו תפוחי אדמה וקטניות, דבר אשר היה ייחודי לחקלאים הגרמנים בארץ באותה תקופה. עם הגידול בביקוש לחלב בארץ עם העלייה היהודית לארץ החלו הגרמנים בבית לחם להתפרנס ממשק החלב. ענפים נוספים בהם עסקו תושבי המקום כללו את ענף הענבים, ענף הזית וענף עצי ההסקה. במשקי הבית גידלו התושבים עזים, כבשים תרנגולות וחזירים. כמו כן, בשיתוף עם תושבי המושבה ולדהיים השכנה (כיום אלוני אבא), מימנו התושבים את סלילת הכביש המחבר בין חיפה לנצרת, ככל הנראה כדי לשפר את אפשרויות הפרנסה והמסחר של היישובים אשר נמצאים בין שתי ערים אלו.
עם הקמת הרייך השלישי חלק מהטמפלרים הפכו לתומכים במפלגה הנאצית. מן העדויות לגבי בית לחם נמצא כי בין השאר פעלה במקום תנועת הנוער הנאצית הנוער ההיטלראי. עם פרוץ מלחמת העולם השנייה עצרו הבריטים תושבים טמפלרים רבים בארץ שהוגדרו נתיני אויב וגירשו את רובם לאוסטרליה. בבית לחם המשיכו לגור משפחות אשר לא גורשו אך בזמן המלחמה היה היישוב נתון להסגר. ידוע כי במהלך המלחמה ולמעשה עד 1948 חיו במושבה כ-30 אנשים, מתוכם 9 היו חברים במפלגה הנאצית.
בשטח היישוב, ליד בתיהם של התושבים הטמפלרים היה שטח החאן הערבי בו השתכנו חלק מתושבי הכפר אום אל עמד לשעבר אשר מצאו עבודה במושבות ולדהיים ובית לחם. החאן היה בית דירות עשוי טין וחמר מקומי. החאן נבנה בכניסה המערבית ליישוב בפאתי המושבה. ע"פ העיתון "דה וארטה" (עיתון הקהילה הטמפלרית של אותה תקופה) הערבים גרו בשכנות לבית לחם, בחאן שהיה בתחילת המושבה. הוא נבנה על יישוב עתיק שחלק מבתיו היו מבנים עתיקים (באותו אזור בו היה החאן נמצאו שרידי הכנסיות העתיקות מן המאה ה-5). לפני הקמת המושבה הטמפלרית היה מצבם הכלכלי של הערבים גרוע מאוד. האדמות עליהם ישבו נמכרו על ידי השלטון העותמאני לגביר בביירות והם נהפכו לאריסיו. כשהתחילה להיבנות המושבה הטמפלרית, מצאו הערבים מקום עבודה במשקים. חלקם גרו בחאן וחלקם גרו מעל הרפתות של התושבים. החאן לא היה בית של משפחה מסוימת אלא היה בית דירות ושיטת ההחזקה הייתה כזו שכל בעל משק אשר נזקק לשכן את פועליו – היה שוכר עבורם חדר או מספר חדרים בחאן. החאן לא קיים כיום.
כיבוש היישוב במלחמת העצמאות.
ב-17 באפריל 1948 החל המבצע לכיבוש היישובים הטמפלרים וולדהיים ובית לחם, שנחשבו למשתפי פעולה עם הנאצים והבריטים ניסו לסלקם לאוסטרליה עקב כך. הכיבוש בוצע בידי כוח של ההגנה. בשעה 03:35 החל הכוח בפעולת הכיבוש של וולדהיים. הכיבוש ארך כשעתיים ובזמן הכיבוש נהרגו 2 טמפלרים. רבים מהתושבים הטמפלרים של בית לחם אשר הבינו את המתרחש החלו לארוז בחופזה חלק מחפציהם כאשר חפצים רבים הם משאירים מאחור והחלו לברוח לכיוון נצרת. בשעה 07:00 החל כוח ההגנה לנוע לכיוון בית לחם. במושבה נשארו מספר נשים שגורשו לאחר מכן מן המושבה ובעת הכיבוש הייתה התנגדות מועטה, שכללה מחסומים בכביש הגישה בין בית לחם לוולדהיים ותקיפות (ככל הנראה בנשק קל) ממבואות הכפר ומהגבעות המקיפות אותו. ע"פ דו"ח של כוח ההגנה שהוגש לאחר הכיבוש נתפסו 72 שבויים מכיבוש שני היישובים והם נלקחו על ידי הצבא (וככל הנראה הצטרפו לגירוש כלל התושבים הטמפלרים לקפריסין ומשם למושבות באוסטרליה, גרמניה או ארצות הברית). במשך יומיים בילה חלק מן הכוח הכובש בהמתנה להתנגדות כלשהי, בחפירות ובטיפול במשק החי שנותר משוחרר במקום. לאחר יומיים החלה ההתיישבות בבתים שננטשו.
בתקופת המדינה.
בניגוד ליישובים אחרים בעמק יזרעאל, בית לחם הגלילית הייתה אמורה להיות בשטח המדינה הערבית לפי תוכנית החלוקה ואילו תוכנית המגירה למקרה בו ייכבש המקום לא הייתה מגובשת.
התושבים הראשונים שעלו ליישוב לאחר כיבושו ב-48 הורכבו מכמה קבוצות:
השנים הראשונות.
בימים הראשונים הגיעו רק הגברים מתוך קבוצת חוות שטוק ואחר כך הצטרפו הנשים והילדים והתמקמו בבתי הטמפלרים. חצי מהיישוב שימש את הצבא כבית ספר למ"כים ואילו החצי השני היה של המתיישבים שהגיעו. תחילה חיו התושבים במתכונת של קיבוץ כדי להקל על תנאי המחיה הקשים. בשנתיים הראשונות להקמת היישוב הגיעו תושבים חדשים ובבתים רבים חיו 2 ואפילו 3 משפחות יחד.
ב-1950 החליט הצבא לפנות את בית הספר למ"כים ובמקומו הייתה מתוכננת לקום תחנת ניסיונות של המדינה. עם עזיבת הצבא את המקום השתלטו התושבים על הבתים שפונו ולא נתנו לאנשי משרד החקלאות להיכנס למושב. בעקבות המקרה עד 1954 החרימו מוסדות המדינה את היישוב ולא הקצו לו משאבים לפיתוח. לאחר משא ומתן קיבלה המדינה את תביעת התושבים להפוך את השטח לחלק מהיישוב. לכן רק באותה שנה חובר היישוב לרשת המים. עד אז השתמשו התושבים במגדל המים שבנו הטמפלרים, ורק בשנת 1957 חובר היישוב לחשמל. במפות של משרד החקלאות משנות ה-50 מופיעה בית לחם הגלילית בשם "החורש" ואלוני אבא בשם "במאבק".
ב-1951 החלו התושבים בעצמם כבר לתכנן את הרחבת היישוב עם הגעת תושבים נוספים והם דנו במיקומם של המשקים החקלאיים החדשים שיוקצו לחלק מתושבי הכפר לעומת תושבים שיישארו במשקים ובבתים הטמפלרים. ב-1953 קיבל המושב 10 צריפים אוסטריים מהסוכנות היהודית ואף הגיעו תושבים נוספים ליישוב. התושבים החדשים וחלק מהתושבים הוותיקים עברו לגור ב"מעברה". הצריפים הוקמו בתוך המשק המיועד ובהמשך בנו בתים לצד הצריפים ועברו אליהם.
באמצע שנות ה-50 הוחלט להקים בית ספר משותף עם היישוב השכן אלוני אבא. בית הספר קם בכניסה למושב והוא נקרא אלון הגליל (אלון על שם אלוני אבא והגליל על שם בית לחם הגלילית). מבית הספר יצאו 9 מחזורים עד שנסגר אך למדו בו רבים מהתושבים החיים במושב כיום.
במרכז המושב הוקצו חלק מהבתים הטמפלרים למבני ציבור והם שימשו כמחלבה ומחסן אספקה. מרכז הקהילה הטמפלרי הפך לבית העם של המושב ובו נחגגו האירועים השונים. התושבים גם הקימו בית כנסת לשימוש הציבור.
התפתחות היישוב במרוצת השנים.
עד תחילת שנות ה-60 היה ניהול כספי משותף לכל המשקים בתוך הוועד של היישוב, זאת עקב הקושי של התושבים להסתדר לבד עם הקמת משק חי וטיפול בגידולים. בשנות ה-60 עבר המושב באופן סופי לחלוקה כספית בה כל אדם מטפל במשק שלו וכך גם יכל כל אחד לפתח את המשק כראות עיניו. במשך השנים השתנו ענפי הגידול בכל משק, גידולי פרג, ענף פרחים, זיתים, גידולי זרעים, פרות ועוד.