据考古发掘，永城市境内有原始社会晚期人类聚落10余处。王油坊遗址、造律台、黑堌堆等均为龙山文化范围。境内有史记载的地名有永（今西城区）、棘（今十八里镇柘树集东）、酂（今酂城集）、龙亢（今龙岗集）、鄪（今新桥集）、犬丘（今太丘集）、芒（今陈集镇刘寨村南）、砀（今芒山镇山城集）、棫（今茴村集）、焦（侯岭乡二郎庙湖）。

出土的王油坊遗址与黑堌堆遗址说明早在4000多年前的原始社会就有人在永城居住，并且有了较为发达的农业、渔猎和手工业。

大禹定九州，永城分属豫州与徐州，商朝这里出现了棘国、攸国两个小国家，西周，永城市境大部属宋国，西南部属焦国。东周，大部属宋国，西南部先后属焦、陈、楚国。

秦属砀郡，境内设置砀县（今芒山镇）、芒县（今陈集镇刘寨村南）、酂县（今酂城集）。前206年，属项羽西楚国。

汉代，境内有芒县、酂县、敬丘侯国（今太丘集）、建成侯国（今侯岭乡二郎庙湖），属沛国谯郡，而北部砀县一部（今芒山镇）归梁国所有。

魏晋南北朝时期，永城境域所辖临睢、太丘、建平、酂城、砀五县之地，变动频繁。

汉末至魏，永城县境属谯郡；西晋初年，临睢、太丘、建平三县归并入酂，属谯国所有，砀县并入下邑，仍在梁国（亦称梁郡）境内。

十六国时期，县境先后分属后赵、前燕及前秦，淝水之战后，重归东晋所辖；南朝宋永初三年（422年），酂县属梁郡所辖；元徽元年（473年），“置徐州，立新昌郡，以酂县属之”；北魏建立后，酂县划归谯州临徐郡，后废；太和二十一年（497年），永城县境属徐州粱郡；东魏武定四年（546年），县境西南部为南兖州马头郡下邑县辖区，东北部为徐州砀郡砀县辖区；北齐时，境内置安阳县（今芒山镇保安山南），砀县并入，属彭城郡。这一时期，永城县境所辖诸县并入酂县，县域以酂县为主。

隋大业六年（610年），割彭城、睢阳二郡之地置永城县，治所在马甫城（今西城区）东北3里。

唐初，酂县属沛郡，唐武德五年（622年），永城县治所迁于马甫城（此地势较高，为一山丘，又名无影山）；贞观十七年（643年），酂、永城二县直接归亳州管辖，砀山县属宋州辖区。

后梁，升砀山县为辉州；后唐，废辉州复置砀山县，属单州，永城、酂两县属亳州。

宋元时期，永城县境所辖仅包含永城、酂二县，金时，永城、酂县同属南京路亳州管辖；兴定五年（1221年）十二月，因永城为淮北要地，在芒山地区设置保安军镇，改永城县为永州，脱离亳州管辖，下辖永城、下邑、砀山、酂四县；至元二年（1265年），“酂县入永州，降永州为永城县”，芒砀山地区属永城县；至元二十五年，“归德府”更名“汴梁路”，永城随属。

明清时期，永城县域变动不大，行政区划主要在开封府和归德府之间变动。洪武元年五月，永城隶属河南行省归德州（府）。清朝置永城县，属河南省归德府；宣统三年（1911年），改属河南省开归陈许郑道归德府。

民国二年（1913年），永城县属河南省豫东道，1914年6月，豫东道改名开封道，永城县随属。自1933年2月起，永城县划归河南省第二行政督察区管辖。

1938年至1945年的抗日战争期间，永城境内国民党辖区仍属河南省第二行政督察区，抗日民主政府辖区先后隶属豫皖苏边区革命根据地、淮北第二行政区和苏皖边区第八行政区；1945年2月，更名雪枫县。

1947年3月至11月，县东部为萧宿永县辖区；1947年11月，县北部成立砀南县。

1949年3月，雪枫县复名永城县，撤销雪涡、雪商亳、砀南等县，恢复原建制，隶属皖北行政区宿县专区。

1949年至1952年，永城县划归河南省商丘专区，县域大规模变更结束。

1959年1月至1960年底隶属河南省开封专区；1961年至1996年，隶属商丘专区。

1996年，永城撤县设市由省直辖，暂由商丘市代管，治所向东迁移8公里沱河北岸大谢庄建东城区。2011年6月，永城市成为河南省直管市试点，市委书记、市长行政级别定为副厅级。2014年1月1日，永城市正式成为河南省直管市，由河南省政府全面管辖。