בשנת 1910 רכש יהושע חנקין עשרת אלפים דונם באדמות פולה. היתה זו הרכישה הראשונה של אדמות בידי יהודים בעמק יזרעאל. למרות התנגדותם של נציגי הממשל העות'מאני באזור ומנהיגי הכפרים הערביים השכנים להתיישבות יהודית, באוקטובר 1910 עלתה על הקרקע במקום קבוצת כיבוש של אנשי 'השומר' ופועלים מאנשי העליה השניה. אז נקבע גם שם המקום 'מרחביה' בעקבות הפסוק 'מן המצר קראתי יה ענני במרחב יה' (תהילים קי"ח, ה').בתחילת 1911 נזרעו בו התלמים הראשונים. מתוך האדמות שרכש חנקין נמכרו 3,500 דונם לקק"ל במטרה להקים בהן יישוב קואופרטיבי, 'הקואופרציה'. אליהו בלומנפלד, יהודי עשיר ממוסקווה, רכש 1,000 דונם לשם הקמת חווה חקלאית. חלקות נוספות בגדלים שונים נמכרו לרוכשים פרטיים.

במרץ 1911 החלה הקמת 'הקואופרציה' במרחביה, היישוב היהודי הראשון בעמק. במקביל החל בלומנפלד לבנות את חוותו, וכן עשו בעלי הקרקעות האחרים. כך קמה בשנים 1913-1912 מול הקואופרציה מושבה של משקים פרטיים. בין תושבי המושבה היתה קבוצת עולים בעלי מלאכה מגלזגו שבסקוטלנד, אשר התארגנו באגודה להתיישבות שנקראה 'עולי ציון'. מאז הקמתה ועד תום מלחמת העולם הראשונה התמודדה המושבה עם קשיים רבים ולאחר המלחמה נותרו בה משפחות בודדות בלבד, אליהן הצטרפו קבוצה מפועלי 'הקואופרציה' שהתפרקה וקבוצת פועלות.

בראשית שנות ה-20 פנה ועד המושבה למרכז החקלאי בבקשת סיוע בכח אדם. המרכז החקלאי שלח למרחביה משפחות של פועלים ותיקים ושל עולים חדשים מפולין. בשנת 1924 הפכה המושבה מתוך סיבות אידיאולוגיות וכלכליות למושב עובדים, למרות התנגדות המתיישבים הוותיקים. שינוי צורת ההתיישבות היה כרוך בקשיים רבים מכיוון שהאדמה היתה בבעלות פרטית ויחידות המשק של המשפחות היו שונות בגדלן. בשלב זה מנה המושב ארבעים משפחות בעלות משקים חקלאיים וכן עובדי ציבור.

בשנות ה-50 הפרישו החברים חלק מאדמותיהם לשם הקמת הרחבה חקלאית שבה נקלטו 22 משפחות עולים. היישוב מנה אז כ-300 נפש והמשיך להתבסס על חקלאות. בשנות ה-90 נבנתה הרחבה שאינה חקלאית ולמושב הצטרפו כחמישים משפחות חדשות. כיום גרות במושב 180 משפחות, אשר מונות כ-600 נפש ומתפרנסות מחקלאות (רפת, גידולי שדה, פרחים, ירקות, פרדס, מטעים, חוות רכיבה), תיירות (חדרי אירוח), עסקים קטנים ועבודות חוץ.