A história de Poços de Caldas começou a ser escrita a partir da descoberta de suas primeiras fontes e nascentes, no século XVIII. As águas raras e com poder de cura foram responsáveis pela prosperidade da cidade quando as terras começaram a ser ocupadas por ex-garimpeiros, que passaram a se dedicar à criação de gado. Na época, 1818, a região onde hoje se situa Poços de Caldas pertencia ao capitão José Bernardes Junqueira. Quando o senador Joaquim Floriano Godoy declarou de utilidade pública os terrenos junto aos poços de água sulfurosa, determinou também a desapropriação do local. O próprio capitão se encarregou de doar 96 hectares de suas terras para a fundação da cidade. O ato foi assinado no dia 6 de novembro de 1872, data em que se comemora o aniversário de Poços de Caldas.
Desde 1886 funcionava na cidade uma casa de banho, utilizada para tratamento de doenças cutâneas. Ela se servia da água sulfurosa e termal da Fonte dos Macacos. Em 1889 foi fundado, por Pedro Sanches, outro estabelecimento para o mesmo fim, captando água da Fonte Pedro Botelho. Ali, a água sulfurosa subia até os depósitos por pressão natural. O balneário não existe mais. Em seu lugar foram construídas, no final dos anos 20, as Thermas Antônio Carlos, um dos mais belos prédios da cidade.
Em outubro de 1886, Poços recebeu o Imperador Dom Pedro II. Ele veio acompanhado da imperatriz Tereza Cristina para a inauguração de um ramal da Estrada de Ferro Mogiana. Três anos depois a cidade foi desmembrada do distrito de Caldas e elevada à categoria de vila e município. Seu nome tem relação com a história da família real portuguesa. Na época em que foram descobertos os poços de água sulfurosa e térmica, a cidade de Caldas da Rainha, em Portugal, já era uma importante terma utilizada para tratamentos e muito freqüentada pela família real. Caldas possui o mais antigo hospital termal em funcionamento no mundo, desde o século XVI. Como as fontes eram poços utilizados por animais, veio o nome Poços de Caldas.
Na década de 40, era dos cassinos, Poços recebia a visita da aristocracia brasileira, que freqüentava os salões do Palace Casino e do Palace Hotel. O presidente Getúlio Vargas tinha uma suíte especial no hotel com a mesma decoração da que ele usava no Palácio do Catete, no Rio de Janeiro, então capital do país. O quarto ainda hoje preserva os móveis e o estilo da época, mas uma das maiores atrações do hotel continua sendo sua piscina térmica, construída num suntuoso salão sustentado por colunas de mármore de carrara.
Entre os artistas que passaram pelo Palace Casino naquela época estiveram Silvio Caldas, Carmem Miranda, Orlando Silva e Carlos Galhardo. Estiveram também em Poços de Caldas personagens ilustres como Rui Barbosa, Santos Dumont, o poeta Olavo Bilac e o romancista João do Rio. Entre os políticos, o interventor de Minas Gerais durante o Estado Novo, Benedito Valadares e o presidente Juscelino Kubitschek, entre outros, foram também presenças constantes.
A proibição do jogo, em 1946, e a descoberta do antibiótico tiveram forte impacto para o turismo na cidade. O termalismo deixou de ser a maneira mais eficaz de tratar as doenças para as quais era indicado e os cassinos foram fechados. A economia de Poços sofreu um grande abalo, mas a fase ruim foi superada com a mudança de foco no turismo. A classe média e grandes grupos passaram a freqüentar as termas, a visitar as fontes e outros pontos de atração da cidade. Além disso, a cidade abrigou várias indústrias, impulsionando a economia.
Hoje, Poços de Caldas possui um dos melhores IDHs (Índice de Desenvolvimento Humano) do Estado e um fluxo maciço de turistas.
Em 2006, a cidade foi tema de enredo de Carnaval da escola de samba carioca Beija-Flor de Nilópolis.

Distrito criado, com a denominação de Nossa Senhora da Saúde das Águas de Caldas, pela Lei Provincial n.º 2.542, de 06-09-1979, e pela Lei Estadual n.º 2, de 14-09-1891, subordinado ao município de Caldas.
Elevado à categoria de vila, com a denominação de Poços de Caldas, pela Lei n.º 3.659, de 01-09-1888, sendo desmembrado de Caldas, com sede na povoação de Nossa Senhora da Saúde dos Poços de Caldas. Constituído do distrito sede e instalado em 31-05-1890.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1911 a vila é constituída do distrito sede.
Elevado à condição de cidade com a denominação de Poços de Caldas, pela Lei Estadual n.° 663, de 18-09-1915.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1960 o município é constituído do distrito sede. Assim permanecendo em divisão territorial datada de 2014.