היישוב העברי הראשון בעמק יזרעאל. בשנת 1909 רכש יהושע חנקין מהאפנדי סורסוק את אדמות הכפר פולה. הקרקעות נמכרו ל'חברה להכשרת היישוב' ו-3,500 דונם מהן הוקצו להקמת קואופרציה, צורת התיישבות שהוצעה על ידי הסוציולוג פרנץ אופנהיימר ואומצה על ידי ההסתדרות הציונית בקונגרס הציוני ה-9 בשנת 1909. קואופרציה היא יישוב חקלאי שיתופי שממוקם על אדמות הלאום ומנוהל על ידי אגרונום ופקיד. המתיישבים מקבלים שכר לפי עבודתם והם רשאים להחזיק משק עזר קטן. הקואופרציה במרחביה היא הניסיון ראשון להקמת יישוב מסוג זה. בשנת 1910 עלתה על הקרקע קבוצת כיבוש מאנשי 'השומר' במטרה להכשיר את האדמות לעיבוד עבור המתיישבים לעתיד. לראשונה בתולדות הארגון שילבה קבוצה מחבריו עבודה חקלאית בעבודת השמירה.
בשנת 1911 הוקמה הקואופרציה. במקום התיישבו קבוצת עולים מגליציה, בראשות האגרונום שלמה דיק. בתחילה גרו החברים בצריפים ובשנת 1913 נבנו החצר ומבני הקבע על פי תכנון של האדריכל אלכסנדר ברוולד בסגנון של בתי חווה בגרמניה. המתיישבים החלו לפתח את המשק החקלאי וההתחלה נראתה מבטיחה. אולם, במהרה החלו להכביד קשיי העבודה, המחלות, פגעי הטבע והאקלים, שהפכו את המשימה לכמעט בלתי אפשרית. התעוררו עימותים עם האגרונום האחראי. שיטת השכר הדיפרנציאלי הקשתה על בעלי המשפחות וגרמה לסיכסוכים בין החברים. נוספו לכך התנכלויות של השלטון העות'מאני ושל השכנים הערבים ותלאות מלחמת העולם הראשונה. אחרי המלחמה, בשנת 1918, התפרקה הקואופרציה והחברים התפזרו: חלקם עברו למושבה מרחביה הסמוכה, חלקם השתתפו בהקמת מושב העובדים הראשון נהלל והאחרים נפוצו בכל הארץ. בשנים הבאות ישבו במרחביה באופו זמני קבוצות שונות של פועלים.
בסוף בשנת 1929 התיישבו במקום חברי 'קבוצת השומר הצעיר הרצליה', חברי 'השומר הצעיר' שעלו מגליציה והתארגנו כקבוצה בתל-אביב בשנים 1922-1921. חברי הקבוצה עבדו בתל אביב, בקרית ענבים, בהרצליה ובזכרון יעקב בעבודות בניין, חציבה, סלילה, יעור וייבוש ביצות. בשנת 1927 עברו לחיפה והתפרנסו מעבודות ציבוריות ומעבודות בניין בחיפה וסביבותיה.
השנים הראשונות במקום היו קשות, אולם חברי הקבוצה בראשות מאיר יערי הצליחו להתמודד עם המחסור במים, בקרקעות ובתקציבים ולשקם את המקום. בזכות הנהגת אורח חיים חסכני, ביצוע השקעות זהירות ופיתוח משק מודרני הפך הקיבוץ לריווחי מבחינה כלכלית. הקיבוץ התאפיין גם ביציבות חברתית, קלט חברים חדשים והכשיר גרעינים לחיי קיבוץ. חברי הקיבוץ היו פעילים בחיים הפוליטיים, החברתיים והבטחוניים בארץ. במקום שכנו עד 1972 המוסדות המרכזיים של תנועת 'השומר הצעיר'.
בשנת 1934 הצטרפה השלמה ראשונה של חברי 'השומר הצעיר' מפולין. באותה שנה נקלטה גם חברת הנוער הראשונה, ובעקבותיה הגיעו חברות נוער נוספות. בשנות מלחמת העולם השנייה שירתו חברים מהקיבוץ בבריגדה והשתתפו בפעילויות ההעפלה. למרות המצב הקשה בארץ באותן שנים נקלטו השלמות של חברי התנועה מישראל, מצ'כיה, מטרנסילבניה ומיוגוסלביה.
במלחמת העצמאות היה במקום בסיס של מחלקות הפלמ"ח. הקיבוץ נערך לבלימת הפלישה של 'צבא ההצלה' העיראקי, שהגיע עד לזרעין הסמוכה. במהלך המלחמה הופצץ הקיבוץ מספר פעמים מן האוויר.
בשנת 1960 הוקם בקיבוץ מפעל 'פלסים' שהיה למקום התעסוקה העיקרי ולמקור ההכנסה הראשי.
בשנים האחרונות הנהיג הקיבוץ שינויים באורחות החיים, הפרטות ומשכורות דיפרנציאליות.
שם היישוב סימלי. מקורו בפסוק: 'מן המיצר קראתי יה ענני במרחב יה' (תהילים, קי"ח, ט"ו).
ב'חצר הגדולה' של מרחביה שוכן כיום מרכז מבקרים חינוכי המספר את סיפורה של מרחביה החל מימי הקואופרציה ועד היום. עוד במקום: ארכיון של מעבדת 'ביתמונה', 'בית יערי', שבו מונצח פועלו של מאיר יערי, ו'החדר של גולדה', שיחזור של החדר שבו התגוררה גולדה מאיר בתקופה שבה היתה חברה בקיבוץ .