Die erste urkundliche Erwähnung ist aus dem Jahr 1085 erhalten:
Die Witwe eines Grafen beschenkte für das Seelenheil ihres Mannes dem Domstift in Hildesheim einen Ministerialen mit seinen Grundstücken in Dungen.

Bis zum Ende der geistlichen Fürstentümer gehörte das Dorf zum Kleinen Hildesheimer Stift und zählt daher zu den katholisch geprägten Stiftsdörfern. Davon zeugt besonders die barocke Pfarrkirche St. Cosmas und Damian von 1733, deren Turm auch das Ortswappen zeigt.

Interessante Steinfunde zeugen jedoch bereits von Ansiedlungen in der Steinzeit.
Die Entwicklung des Orts ist sehr stark geprägt durch seine Lage im breiten Innerstetal und der damit verbundenen guten Verkehrsanbindung.

Waren es früher die Handwerker, die auf der Nürnberger Heerstraße, heutigen B243, einwanderten, so sind es heute Gewerbetreibende, welche die günstige Infrastruktur zur Ansiedlung nutzen.
Auch kreiseigene Betriebe, wie die Feuerwehrtechnische Zentrale und der Zweckverband Abfallwirtschaft, gehören zu diesen Neuansiedlungen.

Wohnbaumäßig veränderte sich Groß Düngen nach dem 2. Weltkrieg sehr stark. Von den ehemals 20 Bauernhöfen werden noch drei landwirtschaftlich genutzt, die anderen dienen dem reinen Wohnbedarf.

1972 entstand ein großes Neubaugebiet.

Auch konfessionell brachte der Krieg und die Nachkriegszeit eine Veränderung mit sich, Obwohl noch immer insgesamt eine starke Bindung an das Bistum besteht, leben inzwischen in dem ehemals fast rein katholischen Dorf ca. 450 evangelische Einwohner.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts zählte Groß Düngen 732 Einwohner und verfügte über eine Zuckerfabrik, eine Molkerei, eine Ziegelei und eine Maschinenfabrik. Heute gehört Groß Düngen mit ca. 1200 Einwohnern zu Bad Salzdetfurth.

Im Zuge der Gebietsreform von 1966 wurde der Ort mit einigen Nachbardörfern zur Samtgemeinde Düngen zusammengefasst. 1974 kamen diese zur Kurstadt Bad Salzdetfurth.