В начале 1770 года запорожец, военный старшина Матвей Хижняк построил зимовник, от которого пошли Матвеевские хутора а позже — слобода Матвеевка.
В 1779 году между реками Гнездка, Волчья и Кочерга от слободы Луганская (в прошлом Матвеевка) был создан окоп, благодаря которому образовался град, названный Павлоградом.
В 1784 году Павлоград получил статус города и стал центром Екатеринославского наместничества. Первый герб города был утвержден 29.07.1811 г., второй герб — 26.09.1979 г. Первыми поселенцами города были запорожцы Самарской и Кальмиусской планки и демобилизованные военные.
Город развивался и в конце XIX века Павлоград становится центром торговли зерном и мукой. Павлоградский хлеб экспортировался в города Российской империи, в Лондон, Константинополь. На его территории работали салотопный, кожаный, литейный заводы, маслозавод, табачные фабрики, паровые мельницы, ситценабивная фабрика, городской банк. Росла сеть образования — в 1897 году в городе действовало 12 учебных заведений.
Город строился как военное ограждение для защиты интересов Российской империи. Здесь размещался известный полк павлоградских гусаров, участие которых в войне 1812 г. отображено в романе Л.Толстого «Война и мир». За участие в войне 1812—1814 гг., павлоградский полк был награжден «За отличие».
После окончания Крымской войны 1853—1856 гг. павлоградские гусары из чувства благодарности Господу за то, что остались в живых, собрали серебро (каждый по червонцу), на которые был построен Покровский собор. Сегодня он полностью реставрирован и является действующим.
В 1896г. был построен Графский театр на средства семьи Голенищевих-Кутузовых. В 70-ые года XIX века была построена железнодорожная магистраль между Санкт-Петербургом и Симферополем, которая прошла через Павлоград.
В 1925 г. город стал окружным центром, а в 1926 г.- районным. С 1939 г. Павлоград — отдельная административная единица, город областного подчинения.
С 1931 году в Павлограде действовал артполигон, который перед Великой Отечественной войной превратился в большой артполигон. Два больших завода города работали на оборону.
С 11 октября 1941 г. по 18 сентября 1943 г. город был оккупирован фашистскими войсками и разрушен на три четверти. На протяжении всего времени оккупации в нем работал подпольный обком партии во главе с Николаем Сташковым.
В феврале 1943 г. в городе началось антифашистское восстание, единственное восстание на всей Украине. Повстанцам при поддержке 35-й Гвардейской стрелковой дивизии удалось освободить город от фашистов на 5 дней. Полное освобождение города состоялось 18 сентября 1943 г. Именно этот день стал ежегодным общегородским праздником — Днем города.
В послевоенное десятилетие город был отстроен. За это время сложилась новая промышленная структура города, в которую вошли предприятия машиностроительной, строительной, химической, перерабатывающей, легкой и пищевой промышленности. В 50-е годы началась новая история города, как центра Западнодонбасского угольного бассейна, шахтерского региона.
В 1979 г. Указом Президиума Верховного Совета СССР город Павлоград награжден орденом Трудового Красного Знамени за заслуги трудящихся города в революционном движении, борьбе с фашистскими оккупантами в годы Великой Отечественной войны и успехи, достигнутые в хозяйственном и культурном строительстве. В 1984 году Указом Президиума Верховного Совета УССР Павлоград награжден Почетной грамотой.