A história da localidade começa há mais de cem anos, quando chegaram os primeiros colonos. Com a vinda dos italianos, em 1904, os imigrantes poloneses e alemães que habitavam a região retiraram-se para outros locais, devido principalmente às diferenças culturais.
O curioso nome foi conferido ao município ainda nos primórdios da sua colonização, quando toda a região era constituída de densas matas entre os rios Guaporé e Forqueta. Sabe-se que, devido a essas condições naturais favoráveis, a área era muito rica em espécies vegetais e animais. Conta-se que, certa vez, foi abatida nas cercanias uma anta de grandes proporções. Admirados com o tamanho do animal, os moradores logo passaram a utilizar o fato como referência sempre que se mencionava o local. Diziam: “Lá onde mataram a anta gorda…”. Em 1910, quando a localidade passou a ser oficialmente o 4º Distrito de Lajeado, seu nome foi modificado para Carlos Barbosa, porém a nova denominação não gerou adesão no povo, que continuava optando pelo nome antigo. Dessa forma, em 1912, o povoado voltou a chamar-se oficialmente Anta Gorda. No centro da cidade, um monumento com a forma de uma anta, no chafariz da praça, faz alusão à história.
No ano de 1919, o padre Catelli iniciou a luta pela fundação de uma escola em Anta Gorda, inspirado pelo trabalho das irmãs carlistas em Guaporé. Um mutirão de voluntários, respondendo ao apelo do vigário, ergueu um prédio de madeira de três pisos que serviria para a escola, reuniões, recreação e para residência das freiras. A resposta da congregação, entretanto, foi negativa. Somente dez anos depois da construção do prédio o pedido do vigário foi atendido. Com a comemorada chegada de quatro irmãs vindas de Bento Gonçalves, em 1º de março de 1930 iniciaram-se as aulas na Escola Santa Teresinha, com 115 alunos.
As irmãs carlistas também tiveram uma atuação muito importante no campo da saúde, administrando o Hospital Beneficente Padre Catelli, inaugurado em 1943. Só no ano de 1975 o governo implantaria assistência gratuita no município, atendendo a população através de quatro postos de saúde.
No que toca à produção agropecuária local, no início da colonização, tinham destaque na agricultura o milho, o feijão e o trigo. O preparo da terra era feito manualmente, com enxadas e arados. Já na pecuária, a suinocultura e a avicultura apresentavam números significativos, devido às condições geográficas do município. A maior dificuldade dos criadores era a distância que os separava do posto de venda e a falta de meios de transporte. Em meados de 1921, surgiu o Frigorífico Fornari Busetti, que facilitou o abate e o comércio de suínos. Na época, a instalação contribuiu grandemente para o desenvolvimento de Anta Gorda. Sua desativação, em 1969, causou graves problemas de ordem econômica e social para a população. Atualmente, o município continua com o setor primário como seu carro-chefe.
No dia 8 de dezembro de 1963, após intensa dedicação da comissão emancipadora, ocorreu o plebiscito para a população manifestar-se sobre o desmembramento da localidade. Dos 1.984 eleitores inscritos na zona a ser emancipada, 1.453 compareceram às urnas: 1.209 favoráveis à emancipação e 223 contrários.

Distrito criado com a denominação de Anta Gorda pelo Ato Municipal nº 164, de 29/10/1911, e por Ato de 1º/05/1915, subordinado ao município de Encantado.
Desmembrado de Encantando, Anta Gorda é elevado à categoria de município pela Lei Estadual nº 4.686, de 26/12/1963. O município é instalado em 07/04/1964, constituído do distrito-sede.
Pela Lei Municipal nº 293, de 29/08/1979, é criado o distrito de Itapuca e anexado ao município de Anta Gorda.
Em divisão territorial datada de 1º/07/1983 (suplemento), o município é constituído de dois distritos: Anta Gorda e Itapuca.
Assim permanece em divisão territorial datada de 2020.