Bis ins 19. Jahrhundert hinein war Berkheim ein Dorf mit weniger als 1000 Einwohnern. Erstmals urkundlich erwähnt wurde der Ort im Jahr 1190, besiedelt war die Gegend aber schon deutlich früher - wie Spuren einer römischen Villa aus dem 3. Jahrtausend vor Christus belegen. Bereits in der zweiten Hälfte des 7. Jahrhunderts soll die erste kleine Holzkirche im Ort entstanden sein - und zwar an der Stelle der Michaelskirche, die erstmals in einer Urkunde aus dem Jahr 1191 nachgewiesen ist.

Die weitere Geschichte Berkheims ist eng mit dem Kloster Denkendorf verbunden, was das Berkheimer Ortswappen - ein goldenes Doppelkreuz auf rotem Grund - bezeugt. Graf Berthold von Hohenberg-Lindenfels vermachte Berkheim mitsamt seiner Kirche im Jahr 1142 dem Kloster Denkendorf, das er knapp 20 Jahre zuvor gestiftet hatte. 1190 übertrug der Bischof von Konstanz die Seelsorge im Dorf dem Denkendorfer Probst - in diesem Zusammenhang ist der Ort auch erstmals als „Berchem“ erwähnt. Der Denkendorfer Probst war Grund- oder Lehensherr, ihm gehörten fast alle Häuser und Grundstücke, die er an die Dorfbewohner gegen ein Viertel der Ernte verlieh. Zudem hatten sie auch noch den Zehnten zu entrichten. Wie Christian Ottersbach und Claudius Ziehr in ihrem „Kunsthistorischen Stadtführer“ schreiben, durften die Berkheimer nicht ohne Genehmigung aus Denkendorf heiraten oder wegziehen.

Als sich das Kloster unter den Schutz der Württemberger begab, ging es auf Konfrontationskurs mit der nahegelegenen Freien Reichsstadt Esslingen - und Berkheim geriet immer wieder zwischen die Fronten. Nach der Reformation wurde das Kloster Denkendorf aufgelöst, laut Ottersbach/Ziehr behielt der Probst aber zunächst seine Rechte im Dorf. 1535 wurde Berkheim dann evangelisch.

Im Zuge der Industrialisierung entwickelte sich das Bauerndorf Ende des 19. Jahrhunderts zunehmend zur Arbeitersiedlung für die Esslinger Fabriken, die Einwohnerzahl wuchs stetig. Nach dem Zweiten Weltkrieg legte sie noch einmal zu, als der Ort eine Vielzahl von Vertriebenen aus den ehemaligen deutschen Ostgebieten aufnahm. 1974 wurde Berkheim zu Esslingen eingemeindet.