As terras onde hoje se situa o município eram habitadas por índios de língua tupi que denominavam o atual distrito de Cachoeira de Emas como Pirasununga, que significa 'peixes barulhentos' ou 'barulho dos peixes', através da junção dos termos pirá ('peixe') e sunung ('fazer barulho'). O nome é uma referência ao fenômeno da piracema: todos os anos, em dezembro, os peixes (principalmente curimbatás) sobem o Rio Mojiguaçu para a desova e, no esforço para nadar contra a correnteza, emitem sons semelhantes ao de roncos.
Desde o século XVI, os bandeirantes já exploravam a região. No início do século XIX, chegou à região a família de Cristóvão Pereira de Godói, que fundou a Fazenda Santa Cruz. Em 1823, Ignácio Pereira Bueno e sua esposa instalaram-se na área central da cidade. Quando o então Bairro do Senhor Bom Jesus dos Aflitos foi oficialmente fundado, em 6 de agosto de 1823, com a celebração da primeira missa pelo padre Felippe Antônio Barreto, o nome de Pirassununga, que era designação atual de Cachoeira de Emas, foi aposto ao nome do novo local, que passou a se chamar Bairro do Senhor Bom Jesus dos Aflitos de Pirassununga. O local da primeira missa forma o largo onde hoje estão a Igreja da Assunção e a estação rodoviária.
Em 21 de novembro de 1828, a capela do Senhor Bom Jesus dos Aflitos de Pirassununga foi elevada a capela curada. Tornou-se freguesia em 4 de março de 1842, com a mesma denominação da capela, em terras do município de Mojimirim, sendo transferida para o município de Limeira no dia 8 de março daquele mesmo ano. A vila de Pirassununga foi criada em 22 de abril de 1865. A ferrovia chegou à cidade em 1880 por um ramal de linhas férreas que ligaria Mojimirim à então Belém do Descalvado. A vila recebeu foros de cidade em 31 de março de 1879 e tornou-se comarca em 6 de agosto de 1890.

Freguesia criada com a denominação de Senhor do Bom Jesus dos Aflitos de Pirassununga pela Lei Provincial n.º 13, de 04-03-1842, subordinado ao município de Mogi-Mirim.
A Lei Provincial n.º 201, de 08-03-1842, transfere o distrito do município de Mogi Mirim para o de Limeira.
Elevado à categoria de vila com a denominação de Senhor do Bom Jesus dos Aflitos de Pirassununga pela Lei Provincial n.º 76, de 22-04-1865, sendo desmembrado de Limeira. Sede na antiga vila de Senhor do Bom Jesus dos Aflitos de Pirassununga. Instalado em 05-11-1865.
Elevado à condição de cidade com a denominação de Pirassununga, pela Lei Provincial n.º 20, de 31-03-1879.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1911 o município de Pirassununga é constituído do distrito sede. Assim permanecendo em divisão administrativa referente ao ano de 1933.
Pelo Decreto-lei Estadual n.º 6.526, de 30-07-1934, é criado o distrito de Santa Cruz da Conceição, com terras desmembradas do município de Leme, anexado ao município de Pirassununga.
Em divisões territoriais datadas de 31-XII-1936 e 31-XII-1937, o município é constituído de 2 distritos: Pirassununga e Santa Cruz da Conceição. Assim permanecendo em divisão territorial datada de 1-VII-1950.
A Lei Estadual n.º 2.456, de 30-12-1953, desmembra do município de Pirassununga o distrito de Santa Cruz da Conceição, elevado à categoria de município.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1955 o município é constituído do distrito sede.
Pela Lei Estadual n.º 5.285, de 18-02-1959, é criado o distrito de Cachoeira de Emas e anexado ao município de Pirassununga.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1960 é constituído de 2 distritos: Pirassununga e Cachoeira de Emas. Assim permanecendo em divisão territorial datada de 2014.