כמו רבים מיישובי השומרון, החל היישוב כוכב השחר את דרכו בשנת 1975, בתור בסיס צבאי של חטיבת הנחל. חמש שנים מאוחר יותר, בחודש אוגוסט 1980, התאזרח הבסיס על ידי גרעין של עשרה זוגות בהובלת תנועת גוש אמונים. תושבי המקום היו צריכים להתחיל לבנות את היישוב כמעט מאפס.
למגורים שימשו אשקוביות, והתושבים נאלצו להסתדר בתחילה ללא חיבור מסודר למים וללא תחבורה ציבורית. באותה תקופה ערכו התושבים חלק מהקניות והסידורים היומיומיים בעיר הסמוכה רמאללה. מאז עברה הסביבה שינויים רבים והיישוב התפתח. כיום הוא מונה כ-2,000 תושבים, ופועלים בו מוסדות חינוך רבים. מסביב ליישוב הוקמו כמה מאחזים שמעמדם החוקי נדון בימים אלה, ביניהם מצפה כרמים ומעלה שלמה. מאחז נוסף בשם 'גבעת הבלאדים' הוקם על ידי בני "נוער גבעות" מכוכב השחר, ותושביו עוסקים ברעיית צאן. בסמוך ליישוב נמצא הר 'קובת א-נג'מה', שמתנשא לגובה של 724 מטר מעל פני הים, וממנו ניתן לצפות על נוף רחב ביותר - מרכס הר הצופים שמדרום, דרך ים המלח ובקעת הירדן, ועד להר החרמון שבצפון. פירוש השם הערבי קובת א-נג'מה הוא "כיפת הכוכבים", ובהשראתו קיבל היישוב כוכב השחר את שמו.