Bölgenin eski adı Germiyan olup, bu adın kökeni Germiyanoğulları Beyliği’ne dayanmaktadır. Kütahya ve çevresinde yaşayan Germiyanlı ailelerden bir kısmı, Osmanlıların Balkanlara yayılma döneminde Silistre Sancağı’na yerleştirilmiş, daha sonra bu ailelerden bazıları 1836 yılında bugünkü Değirmenköy çevresine gelerek yerleşmiştir. Yerleşim yeri bu nedenle uzun süre “Germeyan” adıyla anılmıştır.

Yakın çevredeki Rum köylerinden gelen işçiler zamanla çoğalmış, böylece köydeki nüfus artmış ve bir kilise inşa edilmiştir. Kaynaklarda, kilisenin yapımına II. Abdülhamid’in de katkıda bulunduğu belirtilmektedir. Zamanla Rum nüfusu baskın hale gelmiş, ancak Balkan Savaşları sonrasında Rumların Yunanistan’a göç etmesi ve karşılığında oradaki Türklerin buraya yerleştirilmesiyle köy yeniden bir Türk yerleşimine dönüşmüştür. Mahallede kurulan çok sayıdaki un değirmeni sebebiyle yerleşimin adı zamanla Değirmenköy olmuştur.

Değirmenköy, 1955 yılına kadar Tekirdağ’ın Çorlu ilçesine bağlı iken, bu tarihten sonra İstanbul’un Silivri ilçesine bağlanmıştır. 1960 yılında meydana gelen büyük heyelan nedeniyle yerleşim yeniden düzenlenmiş, İmar ve İskân Bakanlığı’nın katkılarıyla modern altyapıya sahip planlı bir köy olarak yeniden kurulmuştur.

1963 yılında belediye teşkilatının kurulmasıyla kasaba statüsü kazanan Değirmenköy, İsmetpaşa ve Fevzipaşa adlarını taşıyan iki mahalleden oluşuyordu. Ancak 2008 yılında yapılan idari düzenlemeler sonucunda belediye statüsü kaldırılmış, mahalleler Silivri merkezine bağlanmıştır.