Desa Cemagi memiliki sejarah panjang yang berawal dari seorang pengembara sakti dari Bali Barat, tepatnya dari daerah yang kini dikenal sebagai Gilimanuk. Pengembara tersebut melakukan perjalanan menyusuri pantai selatan Bali hingga tiba di pesisir Semenur, sebuah tempat angker yang dipenuhi bebatuan dan dikelilingi oleh hutan lebat. Dalam kelelahan, ia melakukan japa mantra dan menamai tempat tersebut sebagai Batu Ngaos, yang kini dikenal sebagai Pura Gede Luhur Batu Ngaus.

Setelah itu, sang pengembara mendirikan sebuah pemukiman di hutan tersebut, yang kemudian berkembang menjadi Banjar Mengening. Nama "Mengening" berasal dari kata meneng, yang berarti tinggal atau menetap. Tidak lama kemudian, pengembara tersebut melanjutkan perjalanannya ke utara, hingga tiba di sebuah hutan yang dipenuhi pohon asem (celagi). Ia menamai tempat itu sebagai Desa Sagi, yang kemudian berkembang menjadi Desa Cemagi.

Pada tahun 1950-an, Desa Cemagi menjadi sebuah Desa Dinas yang dipimpin oleh Kepala Desa atau Perbekel. Pada tahun 1960-an, Desa Cemagi bergabung dengan Desa Munggu, membentuk satu desa dinas yang menaungi 25 Banjar Dinas. Kemudian, pada tahun 1997, Desa Munggu dimekarkan menjadi dua desa, yaitu Desa Munggu dan Desa Cemagi.

Secara resmi, Desa Cemagi mulai menjalankan pemerintahannya secara definitif pada 27 Juli 1999, dengan persetujuan dari Gubernur Bali pada masa itu, Dewa Berata. Kepala Desa Cemagi pertama yang menjabat adalah Dewa Putu Gede, yang memimpin dari tahun 2000 hingga 2008. Sejak saat itu, Desa Cemagi terus berkembang menjadi desa yang penting di wilayah Badung.

Dengan sejarah yang kental dan perkembangan pesat, Desa Cemagi kini menjadi salah satu destinasi yang menarik, dikenal akan keindahan alam dan nilai-nilai budayanya yang terjaga hingga kini.