Перші поселення в районі Горлівки з’явилися на початку XVIII століття, тоді запорізькі козаки та селяни-втікачі заснували хутори уздовж річок Корсунь, Балка Залізна й Лугань. Офіційною датою заснування є 1779 р. Перша назва міста Государів Байрак.
З початком будівництва Курсько-Харківсько-Азовскої залізниці 1867 року було засноване робітниче селище, що й було 1869 року назване Горлівкою на честь гірничого інженера Петра Горлова.
Радянська окупація
1925 року Горлівка стає районним центром. Протягом наступних років у місті було відкрито коксохімічний завод (1928) шахту імені Румянцева (1932), шахту «Кочегарка» та Азотно-туковий завод (нині — Концерн «Стирол» (1933). Населення міста у довоєнні роки досягло 181,5 тис. жителів.
З 29 жовтня 1941 по 5 вересня 1943 місто перебувало під контролем німецьких окупантів. У повоєнні роки було реконструйовано та збудовано низку нових підприємств, населення міста зросло до 337 000 мешканців (1979).
Незалежність
З 1991 року — у складі незалежної України.
Війна на сході України
Докладніше: Війна на сході України та Бої за Горлівку
З квітня 2014 місто опинилося під контролем терористичної організації «Донецька народна республіка». Місто стало однією з гарячих точок війни, у ньому розташовувався штаб Ігоря Безлера.
8 грудня 2014 року в Горлівці, після вбивства 6 мирних жителів, відбувся бунт з вимогою до терористів покинути місто. Мітингувальники були розігнані терористами з використанням вогнепальної зброї.
Ліквідація наслідків вибуху (літо 2015).
15 грудня при спробі отримання талонів на «компенсації пенсіонерам» від самопроголошеної ДНР у розмірі 1000 гривень жителі Горлівки штурмом взяли райадміністрацію.
20 грудня 2014 року від поранень при обстрілі померла 9-річна дівчинка, її мати госпіталізована.
9 квітня 2020 року бойовики ДНР заявили, що від обстрілу загинула 26-річна дівчина.
Вночі з 1 на 2 березня 2022 року, за повідомленням депутата Київської міської ради Олександра Погребиського, 95 ОДШБр військ ЗСУ змогла зайти в Горлівку, і тепер вони контролюють частину районів міста. Офіційних підтверджень цьому поки немає.
