Dokładna data powstania wsi Harmęże nie jest znana. Badania archeologiczne potwierdziły tylko, iż „najstarsze ślady osadnictwa na terenie Harmęż sięgają epoki kamiennej (3 tys. lat p.n.e.), kultury łużyckiej epoki brązu (VIII wiek p.n.e.), młodszego okresu wpływów rzymskich (II-III wiek n.e.).” Znaleziska ceramiki z tych okresów pozwalają przypuszczać, że przez Harmęże przebiegały wówczas szlaki wymiany handlowej.
Do najstarszych wsi w ziemi oświęcimskiej Harmęże jednak nie należą. Pierwszą udokumentowaną wzmiankę o niej udało się znaleźć w statucie solnym króla Kazimierza Wielkiego pochodzącym z 1368 roku, w którym został zagwarantowany tranzyt soli z Żup Wielickich na Śląsk i Morawy traktem handlowym, między innymi przez Kraków, Oświęcim, Włosienicę, Monowice, Dwory, Klucznikowice i Harmęże.
W źródłach pisanych spotyka się również nazwy Harmenzy, Charmęże, Charmensi, czy też Harmenczy.
Na przełomie XIV i XV wieku wieś stanowiła posiadłość mieszczan oświęcimskich - Charmęskich i pozostawała w ich władaniu do pierwszej połowy wieku XVI, kiedy to ostatnimi właścicielami byli Jędrzej i Stanisław Charmęscy, a później ich siostrzenice: Katarzyna Zymanowa, Elżbieta Raczkowska, Dorota Żłobicka i Anna Jagodówna. Od Doroty Żłobickiej i Anny Jagodówny wieś Harmęże odkupił Seweryn Boner, starosta Zatorski. Ten zaś w 1545 roku odstąpił Harmęże i część Osieka Wincentemu Niczowi, mieszczaninowi krakowskiemu -właścicielowi Bulowic. Według źródeł, w 1830 roku właścicielem wsi był Jan hrabia Bobrowski, a w1855 roku wymieniony jest w źródłach pisanych Karol Zwilling.
W skorowidzach z XIX wieku jako właściciel Harmęż widnieje Wincenty Wittig. Przed 1939 rokiem Harmęże ponownie należały do rodziny Zwillingów. Ostatni z nich - Gustaw prowadził na terenie wsi rozwinięte gospodarstwo rybackie.
Na przestrzeni wieków przeróżne nieszczęścia spadały na człowieka niespodziewanie. Do najgorszego jednak zła należała katastrofa II wojny światowej, która rozpoczęła się bez wypowiedzenia 1 września 1939 roku. Oddziały wojsk niemieckich wtargnęły w granice Polski. 17 września podobnie uczynił Związek Sowiecki.
Niemiecko-polskie działania wojenne szybko przesuwały się w głąb terytorium państwa polskiego. Wkrótce dotarły też do Ziemi Oświęcimskiej. Już w październiku 1939 roku część ziem polskich została włączona do Rzeszy Niemieckiej. Między innymi włączony został powiat bialski z miastami: Biała, Kęty, Wilamowice i Oświęcim, a także gminy: Bestwina, Biała, Brzeszcze, Bystra-Wilkowice, Kęty, Osiek, Oświęcim i Porąbka.
Po wkroczeniu Niemców do Oświęcimia natychmiast zmieniono jego polską nazwę na niemiecką „Auschwitz”, uprzednio używaną aż do końca XVIII wieku przez cesarzy austriackich. Nie poprzestano jedynie na zmianach w nazewnictwie miasta, ulic, czy pobliskich wsi. Rozpoczęto przebudowę Oświęcimia, zamknięto polskie szkoły, zaczął obowiązywać język niemiecki. Wprowadzana akcja germanizacyjna miała wkrótce ulec eskalacji. „Auschwitz” miał stać się typowym, historycznym miastem niemieckim.
Już w pierwszych miesiącach 1940 roku Heinrich Himmler wydał rozkaz założenia w Oświęcimiu obozu koncentracyjnego. O jego lokalizacji zadecydowało ponadto położenie geograficzne miasta, które gwarantowało bezpośrednie połączenie ośrodków na Śląsku z Generalną Gubernią oraz krajami Europy południowej.
W celu zapobiegnięcia ewentualnym kontaktom więźniów z mieszkańcami okolicznych terenów, w latach 1940-1941 okupant przeprowadził szereg akcji wysiedleńczych i przesiedleńczych. 8 marca 1941 roku w przeciągu zaledwie 15 minut wysiedlono ludność z sąsiadującej z Harmężami wsi Pławy. W dniach 7 do 12 kwietnia wysiedlono mieszkańców: Babic, Broszkowic, Brzezinki, Bud, Harmęż i Rajska. Jedynie górnicy, kolejarze, a także inni niezbędni dla przemysłu niemieckiego fachowcy pozostali wraz z rodzinami w swych domostwach. Zajmujący około 40 km² wyludniony teren wokół obozów nazwano „strefą interesów obozu” (Interessengebiet), chodziło bowiem o zachowanie ścisłej tajemnicy.
Początkowo, czyli od stycznia do grudnia 1941 roku, funkcjonował w wiosce Harmęże podobóz męski: „Aussenkommando Harmense”. Była to farma podlegająca obozowi koncentracyjnemu Auschwitz III-Monowitz. Mężczyźni, których przeciętny stan wynosił 70 osób, zamieszkiwali początkowo w willi Zwillinga, a w czerwcu 1942 roku przeniesiono ich do innego budynku, w willi zaś umieszczono więźniarki. Część budynku zajmowali SS-mani. W lecie 1943 więźniów - mężczyzn przeniesiono do podobozu w Budach, skąd doprowadzano ich do pracy w Harmężach. Powstały podobóz, wyłącznie kobiecy, zwany „Arbeitslager Harmense”, jak również „Geflűgerfarm Harmense”, funkcjonował od czerwca 1942 do 18 stycznia 1945 roku. Przebywały w nim Polki przywiezione z Ravensbrűck, Żydówki ze Słowacji i Niemki. Ich przeciętny stan wynosił 50 osób. W dniu 17 lipca 1942 roku farmę wizytował szef SS, Heinrich Himmler.
Hodowla kur stanowiła podstawową działalność gospodarstwa w Harmężach. W mniejszych ilościach hodowano króliki, gęsi, kaczki i indyki. Z materiałów pochodzących przeważnie z rozbiórki opustoszałych domostw, rękami więźniów wybudowano około sto kurników w czterech dużych zgrupowaniach. W Harmężach istniało również tzw. „Kommando Fischerei”, które zajmowało się gospodarką stawów rybnych, rozciągających się od przysiółka Nazieleńce w Brzeszczach, aż po Pławy. Był to obszar o powierzchni około 380 hektarów.
W latach 1943–1944 dwór w Harmężach uległ modernizacji. Dach pokryto papą, założono kanalizację, doprowadzono wodę. Jednak już wkrótce, bo w styczniu następnego roku ewakuujący się Niemcy podpalili budynek, który w większości uległ zniszczeniu.
Zbliżająca się Armia Czerwona zmusiła hitlerowców do ewakuacji więźniów i likwidacji kombinatu zagłady w Oświęcimiu i jej filiach. Ewakuowane z podobozu Harmęże więźniarki doszły pieszo do Wodzisławia Śląskiego, skąd wywiezione zostały do obozu koncentracyjnego w Bergen-Belsen. Podczas wycofywania się Niemców w styczniu 1945 roku spłonęła część budynku.