Впервые упоминается в 1339 году как село Павлово или Вохна в духовной грамоте Ивана Калиты. Был вотчиной князя Дмитрия Донского.

 
Во время Отечественной войны 1812 года Вохонская волость была одним из центров партизанского движения против наполеоновских войск: в районе нынешнего Павловского Посада произошло сражение между французскими подразделениями и местными крестьянами под руководством крестьянина Г. М. Курина волостного старосты Е. С. Стулова и сотского И. Я. Чушкина. В память о тех событиях Военно-исторический патриотический клуб «Вохонский ратник» с 2002 года проводит масштабную историческую реконструкцию «Вохонское сражение».

 
По именному высочайшему повелению от 2 июня 1844 года посад образовался из пяти селений. Соответствующий указ Правительствующему Сенату за собственноручной подписью царя Николая I содержал следующий текст: «Признав полезным, согласно представлению Министра Внутренних Дел, в Государственном Совете разсмотренному, преподать жителям села Вохны и смежных с оном четырех деревень: Захарова, Меленки, Усова и Дубровы, состоящих Московской губернии в Богородском уезде, новыя удобства к распространению торговли и мануфактурной промышленности, ПОВЕЛЕВАЕМ: означенныя селения переименовать в посад под общим названием Павловскаго, предоставив жителям оных селений вступить, кто пожелает, в мещанское звание или объявить купеческий капитал».

В мае 1845 года состоялось торжественное открытие посада Павловского. Впоследствии в состав посада вошли деревни Городок, Корнево, Прокунино, Филимоново, Степурино. Большую роль в получении статуса посада этими селами сыграли кpупный богоpодский фабpикант шёлковых и бумажных тканей пpи селе Вохна потомственный почетный гражданин Д. И. Широков и глава общественного самоуправления Богородска И. С. Лабзин. Губернатор Московской губернии И. В. Капнист лично приезжал в Павлово для участия в церемонии открытия посада и подписал соответствующий акт.

С 1860 годов посад Павловский входил в Игнатьевскую волость образованную после земской реформы Александра II в составе 2 стана Богородского уезда; на 1890 год включала 2 села, 36 деревень, 3 погоста и завод. Волость существовала до 1929 года. Её центром сначала было село Игнатьево, а с 1921 года — город Павловский Посад. По переписи 1926 года в составе Павлово-Посадской волости было 94 населенных пункта и проживало 35394 жителя.

В 1908 году в Павловском Посаде открылось Общество распространения образования. Председателем его стал Фёдор Григорьевич Краснов (1874—1941), владелец шелкопрядной фабрики и купец II гильдии. По инициативе Ф. Г. Краснова и священника А. Г. Воскресенского в 1910 году началось строительство Реального училища, которое открылось 1 сентября 1911 г.. Руководили работами архитектор Саламбек и инженер Паленбах. Обучались только мальчики. Здесь учились люди, прославившие город, — Иван Николаевич Русинов, Вячеслав Васильевич Тихонов и многие другие. В настоящее время Лицей № 2 носит имя народного артиста В. В. Тихонова

В годы Великой Отечественной войны город находился в тылу. С Павловским Посадом были связаны имена Героев Советского Союза Л. А. Бердичевского, Ф. А. Полетаева, П. Д. Дмитриева, Е. А. Лобанова, В. В. Маркова, М. И. Степанова, И. П. Шитикова, К. М. Кудряшова, И. М. Федорова, А. И. Шатохина, А. С. Потапова, Ф. А. Торговцева, И. Ф. Пескова, М. М. Юрьева, полных кавалеров ордена Славы В. М. Горячева, Ф. Ф. Соломатина, Н. А. Гусева, Г. М. Хаева.

Павловопосадская земля по праву может считаться родиной покорителей космоса. В городе и районе родились первый заместитель главного конструктора С. П. Королёва В. П. Мишин, заместитель главного конструктора Л. А. Воскресенский и космонавт № 5 В. Ф. Быковский.

К юбилею города в 1984 году поэтом А. Поперечным и композитором П. Аедоницким была написана песня «Павловский Посад», которую исполнил Павел Бабаков. Она стала в некотором роде гимном этого населённого пункта.

 
С 1935 по 1955 годы в городе работал Павлово-Посадский завод искусственных жерновов. Предприятие находилось в ведении Росглавмукомола Министерства промышленности продовольственных товаров. Основной вид выпуска продукции — мельничные жернова.

С 2005 до 2017 гг. в составе Павлово-Посадского муниципального района город образовывал муниципальное образование городское поселение Павловский Посад (площадью 4320 га).

К 9 января 2017 года городское поселение Павловский Посад упразднено вместе с преобразованием муниципального района в городской округ.