A história sobre Poços de Caldas começou no século XVII, graças as suas primeiras fontes e nascentes encontradas às bordas de uma caldera vulcânica desde 85 milhões de anos atrás que brotava a uma temperatura de 45 graus, onde hoje é conhecida como Praça dos Macacos. 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 por conta do declínio da atividade aurífera na região das minas.
Desde 1818, a região pertencia ao capitão José Bernardes Junqueira, que após falecer passou a pertencer ao seu sobrinho, Pedro Junqueira. Entretanto o Senador Joaquim Floriano Godoy declarou de utilidade pública os terrenos junto aos poços de água sulfurosa, e determinou também a desapropriação do local. Um expediente que acabou se mostrando desnecessário, porque o próprio capitão se encarregou de doar 96 hectares de suas terras para a fundação do município. 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 através 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.
Em outubro de 1886, Poços recebeu o Imperador Dom Pedro 2º. 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 frequentada pela família real. Caldas possui o mais antigo hospital termal em funcionamento no mundo, desde o século 16. Como as fontes eram poços utilizados por animais, veio o nome Poços de Caldas.
Em 1931, foram construídas as Thermas Antônio Carlos, um dos mais belos prédios da cidade.O balneário passou a oferecer uma série de serviços e tratamentos corporais a partir do uso da água termal, até então inexistentes no Brasil.Na década de 40, a prosperidade e o luxo tiveram seu grande momento em Poços de Caldas enquanto o jogo esteve liberado no Brasil. 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 áurea estiveram Sílvio 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 frequentar as termas, a visitar as fontes e outros pontos de atração da cidade. Além disso, a cidade abrigou várias indústrias, impulsionando a economia.
Em 2006, a cidade foi tema de enredo de Carnaval da escola de samba carioca Beija-Flor de Nilópolis. Hoje, Poços de Caldas possui um dos melhores IDHs (Índice de Desenvolvimento Humano) do Estado e um fluxo maciço de turistas. Seu novo Distrito Industrial vem atraindo empresas multinacionais para a cidade. O investimento também é dirigido ao empresariado local, que conta com programa de incentivo da Prefeitura. A agricultura também é ponto forte do município, com destaque para os cafés especiais. O projeto Cafés Vulcânicos pretende criar uma identidade regional para diversos produtos, iniciando pelo café de alta qualidade produzido em solo vulcânico.Em maio de 2017, Poços de Caldas passou a pertencer à Associação Europeia Termal e Histórica (European Historic Thermal Towns Association), após assinatura de termo de adesão, em Caldas da Rainha (Portugal), tornando-se cidade fora da Europa a integrar o roteiro, formado por importantes balneários europeus.