Le mode de vie de la population tremblaysienne évolue. L'habitat s'établit dès lors autour de cabanes munies de fours culinaires, de puits et entourées de fossés. L'occupation humaine au nord du Sausset est à l'origine du Petit Tremblay, tandis que le Grand Tremblay se forme au sud du ruisseau. Une pièce d'or retrouvée au Royaume-Uni en 1939 laisse supposer qu'un atelier de frappe de monnaie aurait existé à Tremblay autour du VIIe siècle.

À la fin du millénaire, Tremblay est souvent évoqué dans les textes de chartes ou de confirmation royale. On retrouve à plusieurs reprises le nom du village (Trimlidum, Trembliaco) dans des textes en latin, parfois en compagnie du nom de villages voisins (Villa Picta pour Villepinte).

Au milieu du XIIe siècle, l'abbé de Saint-Denis, Suger, fait construire sur le territoire un nouveau château, une maison fortifiée ainsi qu'une grange destinée à recevoir l'impôt seigneurial. La grange aux Dîmes, bâtie quelques années plus tôt, servait elle à recevoir l'impôt destiné au Clergé. Au tournant du XIIIe siècle, les rois de France Philippe IV le Bel et Louis X le Hutin se rendent tous deux à Tremblay. Le premier pour s'y reposer au retour de son sacre à Reims, le second y promulgue un édit.

À la fin du Moyen Âge, Tremblay traverse plusieurs évènements sanglants. En 1358, quatre Tremblaysiens prennent part aux évènements de la Grande Jacquerie (révolte paysanne). Plaidant qu'ils y ont été forcés, ils obtiennent finalement le pardon du roi. En pleine guerre de Cent Ans, le château de Tremblay est occupé par le parti des Armagnacs de 1419 à 1420. Anticipant l'assaut des Anglais, ceux-ci finissent par fuir en pillant l'église et en incendiant la grange attenante.