718(養老2)年、紀伊国牟婁郡熊野の野田熊勝という行者が、加賀国の白山比咩神社から勧進してこの地に創建し、碧海大明神と称したのが始まりとされる。788(延暦7)年には二子山(二子古墳)に遷座し、818(弘仁9)年に現在の社地である比蘇山に遷座した。『延喜式』の｢参河國碧海郡比蘇神社｣が桜井神社のことであるとされる。
　室町時代末期には、川島町の白山神を遷座合祀して白山社に改称し、主祭神を白山神の伊弉諾神,伊弉册神,菊理媛神とした。
　1563(永禄6)年からの三河一向一揆の際には、徳川家康が桜井神社に戦勝を祈願して叶ったことから、桜井神社は徳川家から篤い崇敬を受けた。1610(慶長15)年の墨書や棟札が見つかっていることから、現在の本殿はこの年に建立された可能性が高いとされる。
　1875(明治8)年には櫻井神社(桜井神社)に改称し、1914(大正3)年には、字二タ子の天神社,字下谷の八幡社,字西町下の秋葉社,字貝戸尻の秋葉神社,字屋敷の天神社,字獅子塚の秋葉社を合祀合霊した。1930(昭和5)年に社殿が造営され、1932(昭和7)年には知立神社に次ぐ碧海郡2社目の県社となった。
　また、安城市大岡町にある大岡白山神社,安城市上条町にある上条白山媛神社とともに、｢三河三白山神社｣のひとつである。