通化地域历史悠久，早在4 000多年前，通化市的浑江两岸已有新石器时期的古人类在繁衍生息。
周朝初年，通化为肃慎之南界，周宣王时为秽貊族韩侯领地。战国时为燕国辽东郡。秦朝称辽东外徼。汉朝为幽州刺史部玄菟郡上殷台县。三国时曾先后为公孙康、高句丽、魏国所辖。晋朝仍属玄菟郡，置平州。永嘉之乱后，出现少数民族割据政权。通化曾为前燕、后燕之域。南北朝、隋朝北部为勿吉地，南部为高句丽割据之地。唐朝灭高丽后，为河北安东都护府哥勿州都督府管辖。后属渤海国西京鸭绿府正州。梅河口一带则属长岭府治下。辽代属东京道辽阳府，置恒州、正州。金代属东京路婆速府管辖。元朝属辽阳行省辽阳路婆娑府管辖。明朝初年设辽东都指挥使司，后设奴尔干都司建州卫。努尔哈赤称汗后，通化地区为清王朝入关前的重要基地。1657年（清顺治十四年），置奉天府。1670年（清康熙九年），在辽东修筑柳条边，将通化地区划为“东边外”封禁地区，使这一带在近200年内森林茂密、野兽群集，成为人迹罕至的地方。咸丰年间弛禁，设垦务局，招民开荒。19世纪初，山东、河北“流民”涌入，在头道江（今通化市东昌区）逐渐形成村落，开禁不久，头道江便很快成为山区集镇。关于头道江地名的由来，因此地由玉皇山下向东数是第一个渡口，便称头道江，二道江、八道江，均由此而得名。头道江又称五股流，因这里有大小五条河汇聚在一起。
同治末年，因通化地处边陲，引起清廷重视，认为这里幅员辽阔，人口渐增，宜“添设州县”，“以系人心”。后来，金厂河金暴露，来此淘金的人因争夺采金地盘常发生殴斗，清政府为控制私垦和弹压所谓“金匪”，于1877年（清光绪三年）分岫岩东边地增设通化、宽甸、怀仁（今辽宁省桓仁满族自治县）3县。通化县治设于佟佳江（即浑江）北岸之头道江。隶属兴京府岫岩州。后改属兴京府抚民厅，辖境远及浑江、鸭绿江上游。金厂沟位于今通化市南，现称金厂，已设金厂镇，为镇政府驻地。清朝通化县设治前，因河中有沙金，时有流民私入禁区淘金，多春来秋去。在秋归时常发生抢夺械斗，清政府曾多次派员制止。所以说“金厂之名早于通化”。故而在当地有“先有金厂，后有通化”的俗语。意思是在通化县设治之前，就有了金厂这个地名。金厂名字出现以前，在金厂南有人开荒种地，称“二亩地”，故还有“先有二亩地，后有金厂”之说。
清朝封禁时期，有“流民”进入金厂沟淘金，亦有“罪犯逃入为匪”，因而“地面不宁”。清政府在此地设县时视这些边远地方为“不开化”的落后地区，认为此地是“顽民”、“盗风不息”，必须“怀之以仁德”、“广施教化”，以达到“抚辑闾阎，维系人民，以致淳朴”，潜移民风的目的。所以施以仁德，使之“通达开化”，即“消豆箕之煎，宜通化而安居。”故而清政府在设县时以吉祥祈福和文治武功之含义称谓“通化县”。通化之“通”，即有“贯通”之意，“化”者即“教化”也，就是要用“仁德”、“仁政”之类教化百姓，使之顺服，要通归王化，据此定名为“通化”。
1902年（清光绪二十八年），又由通化县析出临江、辑安、柳河3县。1909年（清宣统元年），兴京抚民厅晋升为府，通化仍为其辖县。
通化县设治的第二年，在头道江北岸修城，城墙以砖石为主，周围2公里。通化自城郭形成，历尽沧桑，饱经忧患，到民国初年，“因得山区资源丰厚之利，舟楫驮队之便”，形成了贸易集散中心，当时通化号称“东边道第一都会”。
1913年（民国二年），通化县隶属奉天省东边道，道尹公署设于安东。1928年（民国十七年），隶属于辽宁省。1929年（民国十八年），废除道制，直属辽宁省。
东北沦陷后，通化为伪通化省公署所在地，辖通化、辑安、临江等9个县，已渐形成一省的政治、经济、文化中心。1941年6月1日，从通化县析出通化街，升为省辖市。通化市为当时东北21个省辖市之一，这是通化市、通化县分治之始。
1945年“八•一五”光复，9月通化市、通化县民主联合政府成立。1947年5月22日，通化市第二次解放，市、县合署办公，隶属辽东省。1948年7月分设通化市、通化县，11月通化县迁至快大茂。1949年7月，通化县政府迁回市内北山。1954年8月，通化市、县第二次合署办公。1955年8月，通化市、县第三次分设。1959年3月通化市、县第三次合署办公。1962年6月，通化市、县第四次分设。1969年11月，通化县政府驻地由通化市区迁至快大茂镇。1971年2月，通化专区改为通化地区。1985年3月，通化地区改为通化市（地级），从原辖区中划出浑江市。
