1975 till 1979 etablerade Dick Burke och Bevil Hogg Trek Bicycle som ett helägt dotterbolag till Roth Corporation, en distributör av hushållsapparater baserad i Milwaukee. I början av 1976 började Trek tillverka stålramar för touring i Waterloo, Wisconsin, med en personalstyrka på fem personer. Företaget riktade sig till den övre marknadssegmentet som dominerades av japanska och italienska modeller. Under det första året tillverkade man nästan 900 specialbeställda handlödda ramar som såldes för mindre än 200 dollar vardera. Senare samma år blev Trek Bicycle ett aktiebolag. År 1977 blev Penn Cycle i Richfield, Minnesota, den första återförsäljaren av Trek i världen. Inom tre år nådde man en försäljning på nästan 2 miljoner dollar.

Mellan 1980- och 1984 växte företaget. Eftersom de inte hade tillräckligt med produktionskapacitet började försäljningen av cyklarna att plana ut i slutet av 1970-talet. Man hade då vuxit ut ur sin ursprungliga "röda lada" och bröt marken för att bygga sitt nya företagskontor på 26 000 kvadratfot i utkanten av Waterloo. Med mer fabriksutrymme tillgängligt utvidgades tillverkningen för att kunna inkludera kompletta cyklar. 1981 introducerades linjen "Pro" för racercyklar i stål och 1983 byggdes varumärkets första mountainbike, 850. 1984 förvärvades   Klein Bicycles och man lanserade sin avdelning för eftermarknadsdelar och tillbehör, Trek Components Group (TCG).

Mellan 1985 och 1991 fortsatte företaget att driva teknikens gränser. År 1985 introducerade de sin första ihoplimmade aluminiumram, 2000. Året efter följde de upp framgången med en kolkompositmodell, 2500. Varumärket fortsatte sin satsning på kolfiber och  1992 introducerades de första karbon-ramarna, med den revolutionerande Optimum Compaction, Low Void-processen, OCLV. Under den här perioden öppnade man de första kontoren utomlands och sortimentet  utvidgades till att inkludera såväl hybrid- som barncyklar.

I mitten av 1990-talet fortsatte man sin expansion genom förvärv av Gary Fisher Mountain Bikes, Klein Bicycles och Bontrager Cycles. Trek  etablerade sig även på den internationella marknaden, genom öppnandet av butiker i Kina och etablering av en fabrik i Irland. Under dessa år fortsatte företaget att satsa på teknik och innovation genom att introducera nya rammaterial och designer.

Från 1997 till 2005 sponsrade man det framgångsrika cykelteamet United States Postal Service Pro Cycling Team, som bl.a vann sju Tour de France-segrar, vilket cementerade varumärkets rykte som en ledande tillverkare av professionella cyklar. Under denna tid fortsatte man att utveckla nya teknologier och expandera sitt sortiment av cyklar och tillbehör. De förvärvade även företag som Villiger och Diamant för att stärka sin position på den europeiska marknaden.

Senare delen av 2000-talet lanserades flera initiativ för att främja cykling och miljövänliga transporter, inklusive sitt "1 World 2 Wheels" -program och sponsring av olika triathlon-serier. De fortsatte också att utveckla och förbättra sin produktlinje med fokus på innovation och prestanda.

Sammantaget har Trek under åren etablerat sig som en av de ledande cykeltillverkarna i världen genom sin dedikation till innovation, kvalitet och prestanda. Med en stark historik av banbrytande teknik och en passion för cykling fortsätter man att vara en favorit bland cyklister världen över.