天正18年(1580年)(形原)松平家信によって築かれたと云われる。
徳川家康の関東移封に従って三河国形原城主の松平家信が五井に五千石を与えられ陣屋を築いたのが始まりと云う。慶長6年(1601年)関ヶ原合戦後に家信は旧領である三河国形原へ転封となった。
享保11年(1726年)有馬氏倫は一万石の大名に取り立てられ伊勢西条藩主となった。このときに市原郡に加増されている。四代有馬氏恕は天明元年(1781年)五井に陣屋を築いて伊勢から移り、五井藩となった。天保13年(1842年)有馬氏郁のときに下野国吹上に転封となっている。
五井陣屋は現在の五井駅の辺りに築かれていたと云われ、現在は何も残っていない。