El primer antecedente de la actual Policía Federal de México lo encontramos en el Diario Oficial de la Federación publicado el 6 de abril de 1925, en el que se hace mención de la Ley del Impuesto Federal sobre ventas de primera mano de gasolina.

Dicha ley incluyó la creación de la Comisión Nacional de Caminos, precedente de la Policía de Caminos. 

Tras otorgar fundamentos legales y recursos, el 1 de julio de 1928 el presidente Plutarco Elías Calles emitió el decreto de creación del primer “Escuadrón de Agentes Vigilantes de la Oficina de Tránsito”, corporación que formaba parte de la desaparecida Secretaría de Comunicaciones y Obras Públicas (SCOP).

Así, quedó conformado y dotado de uniformes, armamento y equipo motorizado marca “Indian”, el grupo de 53 agentes vigilantes bajo el mando del General Alfredo Serratos Amador. 

En 1931 el presidente Pascual Ortiz Rubio elevó la categoría del Escuadrón de Agentes Vigilantes, al darle el nombramiento de Policía de Caminos y adscribirla a las Oficinas de Comunicaciones Terrestres de la SCOP, por lo que dejó de pertenecer a la Comisión Nacional de Caminos. A partir de ese momento se formaron los primeros destacamentos en las principales ciudades de la República Mexicana.

Para 1939, durante la presidencia del General Lázaro Cárdenas del Río, la Policía de Caminos se consolidó como la mítica Policía Federal de Caminos. A la par, inició un proceso de militarización y la nombró Milicia Auxiliar del Ejército Nacional. 

Catorce años después, el 27 de julio de 1953 se publicó en el Diario Oficial de la Federación el primer Reglamento Interno de la Policía Federal de Caminos, que estableció que dependería de la Secretaría de la Defensa Nacional en lo referente a su organización e instrucción militar, así como su pertenencia a la Reserva Territorial del Ejército Nacional. 

En ese mismo año, el presidente Adolfo Ruiz Cortines determinó crear la Escuela de la Policía Federal de Caminos en el Distrito Federal, que durante sus primeros ocho años funcionó de forma experimental. Su primera generación estuvo integrada por veintinueve elementos.

El 2 de agosto de 1961, bajo el mandato del Presidente Adolfo López Mateos, se publicó en el Diario Oficial de la Federación el Reglamento de la Escuela de la Policía Federal, lo que permitió elevar la capacidad y calidad profesional de su personal, así como dotar de la debida preparación a sus nuevos integrantes.

En el periodo de 1972 a 1989 se actualizaron los reglamentos de la Institución y se crearon diversas secciones, a fin de modernizarse y dar atención al sector marítimo y aeroportuario.

El 4 de enero de 1999, durante la presidencia de Ernesto Zedillo Ponce de León, la Policía Federal de Caminos se transformó en la Policía Federal Preventiva, adscrita a la Secretaría de Gobernación, con el propósito de cumplir con la responsabilidad constitucional de prevenir el delito. Al año siguiente, fue asignada a la recién creada Secretaría de Seguridad Pública.

Siendo presidente Felipe Calderón Hinojosa, el 1 de junio de 2009 se publicó la ley que convirtió a la Policía Federal Preventiva en la Policía Federal, dotada de facultades para realizar investigación preventiva y colaborar con la Procuraduría General de la República. Aunado a ello, la nueva Policía Federal contó con la posibilidad de auxiliar a las policías estatales y municipales.

Para diciembre de 2012, cuando el Licenciado Enrique Peña Nieto fue electo Presidente Constitucional de los Estados Unidos Mexicanos, se tomó la decisión de desaparecer la Secretaría de Seguridad Pública para dar paso a la creación de la Comisión Nacional de Seguridad. Ello coloca a la Policía Federal como órgano desconcentrado de la Secretaría de Gobernación.