Miasto ma ponad 800-letnią historię i należy do najstarszych piastowskich grodów kasztelańskich w Polsce. Według zachowanych dokumentów około 1179 r. gród oświęcimski został przekazany przez Kazimierza Sprawiedliwego na rzecz swojego bratanka Mieszka Plątonogiego, księcia opolskiego i raciborskiego. Od tego momentu losy miasta będą związane z dziejami Śląska i Małopolski, a w XIV w. nawet z historią Korony Czeskiej.

Za rządów księcia opolskiego Władysława I (ok. 1272 r.) Oświęcim otrzymał lwóweckie prawa miejskie. Potwierdzono je 3 września 1291 rozszerzając dodatkowo o nowy przywilej gospodarczy i sądowniczy. W 1281 roku ziemia oświęcimska weszła w skład nowo powstałego księstwa cieszyńskiego, a w latach 1312-1317 powstało niezależne księstwo oświęcimskie, którego władcą był książę Władysław. W 1327 roku księstwo zostało uzależnione od Czech na ponad wiek. W 1445 r. nastąpił jego podział na księstwa: oświęcimskie, zatorskie i toszeckie. W 1457 książę Jan sprzedał księstwo oświęcimskie królowi polskiemu Kazimierzowi Jagiellończykowi, dzięki czemu Oświęcim znów wrócił do granic Polski.

W okresie wojen szwedzkich Oświęcim został poważnie zniszczony, a wraz z I rozbiorem Polski w 1772 ziemia oświęcimska została wcielona do zaboru austriackiego, aż do 1918 roku. Cesarz austriacki tytułował się między innymi jako Książę Oświęcimia. W latach 1929-1931 miasto było siedzibą powiatu, ale w 1932 r. powiat oświęcimski zlikwidowano.

We wrześniu 1939 miasto zostało zajęte przez Wehrmacht. Wycofujące się z Oświęcimia i okolic Wojsko Polskie wysadziło w powietrze most na rzece Sole, łączący lewo i prawobrzeżną część miasta. Oświęcim dekretem Hitlera z 8 października 1939 został wcielony do III Rzeszy. W czasie II wojny światowej znajdował się tutaj największy niemiecki obóz koncentracyjny i ośrodek zagłady Auschwitz-Birkenau. W skład kompleksu wchodził obóz macierzysty KL Auschwitz I w Oświęcimiu, KL Auschwitz II-Birkenau w Brzezince, KL Auschwitz III-Monowitz w Monowicach oraz system wielu podobozów. W 1941, biorąc pod uwagę dogodne położenie miasta oraz możliwości techniczno-surowcowe terenu, koncern IG Farben przyjął od rządu niemieckiego zlecenie wybudowania i uruchomienia na jego wschodnich obrzeżach fabryki chemicznej, która miała wytwarzać produkty niezbędne w czasie wojny dla potrzeb militarnych.

27 stycznia 1945, obóz Auschwitz-Birkenau został wyzwolony. Do dziś pozostaje on symbolem tragicznej historii masowej zagłady ok. 1,1-1,5 mln niewinnych ludzi, różnej narodowości i wyznań (90% stanowili Żydzi).

Po wyzwoleniu obozu, NKWD utworzyło na jego terenie dwa obozy przejściowe dla jeńców niemieckich. Obóz w Oświęcimiu funkcjonował przypuszczalnie do jesieni 1945, natomiast drugi z nich – założony w obrębie byłego KL Auschwitz II-Birkenau w Brzezince – do wiosny 1946. W obozach tych przebywało około piętnaście tysięcy osób. Ich komendantem był sowiecki pułkownik o nazwisku Masłobojew.

Ponadto w Oświęcimiu istniał obóz Urzędu Bezpieczeństwa Publicznego, który został utworzony niedaleko dworca kolejowego w Oświęcimiu na terenie byłego „Gemeinschaftslagru”. Trzy bloki, które wchodziły kiedyś w skład „Gemeinschaftslagru”, zachowane do dzisiaj, są położone w połowie drogi między muzeum Auschwitz a Birkenau. W usytuowanych obok pięciu drewnianych barakach powstał obóz, w którym komunistyczne władze polskie umieszczały osoby podejrzane o członkostwo w NSDAP, Hitlerjugend i BDM oraz niemieckich cywilów i Volksdeutscherów, jak również Górnoślązaków podejrzewanych o brak lojalności wobec Polski. Obóz był dookoła ogrodzony i strzeżony przez wartowników. Więźniowie tego obozu m.in. demontowali urządzenia w zakładach chemicznych w Monowicach, które następnie były wywożone do ZSRR. Obóz został zlikwidowany prawdopodobnie w marcu 1946. Od 20 kwietnia 1945 do lutego 1946 odnotowano tam 144 zgony osób pochodzących głównie z okolic Bielska-Białej oraz ze Śląska i z Niemiec.

Obecnie na terenie byłego obozu znajduje się Państwowe Muzeum Auschwitz-Birkenau w Oświęcimiu, powstałe w 1947 r., a w 1979 r. wpisane na Listę Światowego Dziedzictwa Kulturowego UNESCO. 26 czerwca 2004, na "II Forum Polskich Miast i Miejsc UNESCO", miasta i obiekty w Polsce, znajdujące się na Liście Światowego Dziedzictwa Kulturowego UNESCO, w celu przekazywania informacji, współpracy i promocji skupiły się w Ligę Polskich Miast i Miejsc UNESCO. Siedzibą Ligi został Toruń, a jej pierwszym prezesem Marcin Zamoyski.

W 1952 r. powstał powiat oświęcimski, który po reformie administracyjnej w 1975 wszedł w skład województwa bielskiego. W 1979 utworzono urząd Prezydenta Miasta. W 1999 w wyniku nowego podziału administracyjnego ponownie miasto stało się siedzibą powiatu wchodzącego w skład województwa małopolskiego.

Podczas pierwszej pielgrzymki do Polski (1979) miasto i muzeum znalazło się na trasie pielgrzymki Papieża Jana Pawła II.

1 września 1980 w Zakładach Chemicznych "Oświęcim" założono Komisję Kombinatu NSZZ "Solidarność" (Region Podbeskidzie). Redagowano zakładowe pismo Solidarności – "Ozon". Po wprowadzeniu Stanu Wojennego w mieście organizowano podziemną działalność Solidarności, pomagano osobom represjonowanym oraz kolportowano wydawnictwa podziemne. Jednym z ówczesnych działaczy oświęcimskiego podziemia był Andrzej Chlewicki. 29 kwietnia 1983 (w czasie zawieszenia Stanu Wojennego) w Zakładach Chemicznych "Oświęcim" milicja zatrzymała 3-osobową nieformalną grupę kolporterów ulotek i wydawnictw.

W roku 2006 w dniu 28 maja Oświęcim odwiedził Papież Benedykt XVI.

25 czerwca 2006 na terenie miasta odbyło sie referendum lokalne w sprawie wystąpienia do Rady Ministrów z wnioskiem o połączenie Gminy Miasto Oświęcim z okalającą ją Gminą Oświęcim w jedną jednostkę samorządu terytorialnego. Referendum okazało się nieważne ze względu na niską frekwencję (wzięło w nim udział 2362 osoby co stanowiło 6,97% uprawnionych do głosowania).