Röhrensee wurde im Jahr 1186 erstmals urkundlich erwähnt. 1249 wurde der Ort "Rorinse" genannt, weitere Namen waren laut Stadtarchiv Arnstadt "Rornse" (1153), "Rornsee" (1430/31) und ab 1850 schließlich "Röhrensee". Einer Sage zufolge befand sich hier ein „röhrender See“, was dem Ort den Namen gegeben haben könnte. Er gehörte von jeher politisch zu Mühlberg bzw. zu den Besitztümern der Herrscher mit Sitz auf der Mühlburg. Dies waren über lange Zeit die Grafen von Gleichen. Sie verkauften das Amt Mühlberg, also auch Röhrensee, im Spätmittelalter an das Erzbistum Mainz (Stadt Erfurt). Von nun an gehörte der Ort zu Kurmainz. 1802 kamen die gesamten Erfurter Kurmainz-Besitztümer an Preußen. Die Gegend wurde zwischen 1806 und 1809 (u. a. nach den Schlachten bei Jena und Auerstedt, dem Vierten Koalitionskrieg) und 1813 (nach der Völkerschlacht bei Leipzig) von französischen Truppen besetzt. Die wiederholten, lang andauernden Einquartierungen der Franzosen und die damit verbundenen Leistungen an Naturalien und Geld setzten dem Dorf sehr zu. Das Amt Mühlberg wurde kurz darauf in den Kreis Erfurt der 1816 gebildeten preußischen Provinz Sachsen eingegliedert. Es war eine Exklave, die völlig von Sachsen-Gotha umgeben war. 1871 wurde der Ort Opfer eines Großbrandes. 1908 wurden zur Errichtung des Truppenübungsplatzes Ohrdruf etwas mehr als ein Quadratkilometer Feldflur an den Reichsmilitärfiskus abgetreten.