遠古時代（約2—4萬年前），通化地域已有人類生存。通化縣大安鎮(zhèn)舊石器時代洞穴遺址，發(fā)現(xiàn)大量的古生物化石、骨器，如尖狀器、刮削器等遺物和人類用火遺跡，均證明這里是舊石器時代人類生活居住的遺址。

新石器時代（約5—6千年前） 早在6000多年前，通化市渾江兩岸已有新石器時代的古人類，在漁獵稼穡，繁衍生息。隨著歷史的發(fā)展，通化地方的古人類經(jīng)過長期相互影響，逐漸形成了華夏、肅慎、濊貊三大語族先世居住的地方。

西周初，通化為肅慎之南界，宣王時，在“肅慎、燕、毫吾北土”的“北土”境內(nèi)封韓侯，主領(lǐng)當?shù)貪桴雒褡?。通化為韓侯領(lǐng)地。韓侯失國后，被商朝王族箕子建立的“箕子朝鮮”所統(tǒng)治的侯國并入，箕子侯國為周王朝冊封的諸侯國，通化為周的領(lǐng)地。

東周（公元前770—前256年）時，通化為燕國遼東郡屬地，座落在二道江區(qū)“北面是懸崖峭壁，下臨渾江，東為樺樹河渡口，南是樺樹河，西是龍山山脈，面積約5萬平方米的樺樹河口古城遺址”。據(jù)考古專家依據(jù)出土文物測定，系戰(zhàn)國至兩漢時期的建筑。以王八脖子遺址為代表的青銅文化，反映了這一時期通化地域的文化風(fēng)貌。

秦（公元前221—前206年）初，通化屬遼東郡，秦統(tǒng)一中國后，燕人衛(wèi)滿亡命長白山以西，廣收燕、齊、趙國躲避戰(zhàn)亂的流民，建立“衛(wèi)氏朝鮮”，通化屬其轄境。

公元前108年（武帝元封三年），在遼東地區(qū)設(shè)玄菟郡，統(tǒng)高句麗、上殷臺、西蓋馬三縣。通化為幽州刺史部玄菟郡上殷臺縣。今通化市江北治安山城古遺址和通化縣的赤板松古城遺址，皆為這一時期的重要歷史遺存。

公元前37年（漢元帝建昭二年），扶余貴族朱蒙（鄒牟）率卒攻占玄菟郡高句麗縣，更國號為高句麗。初期都城為紇升骨城（今遼寧省桓仁五女山城）。

公元3年（漢元帝元始三年），遷都國內(nèi)，筑尉那巖城。渾江流域是高句麗民族及其早期文化的核心發(fā)祥地。

東漢時，公元32年（東漢光武帝建武八年），高句麗遣使奉獻，要求臣屬玄菟郡，是漢王朝郡國，通化為其控制之地。

公元189年（東漢靈帝中平六年），遼東太守公孫康自立為遼東侯，領(lǐng)遼東、玄菟等五郡。

公元209年（東漢獻帝建安十四年），公孫康擊高句麗，破其城，通化為公孫氏政權(quán)控制之地。

三國時期，公元220年（魏文帝黃初元年），公孫康臣服于魏，歷三世約50年，通化為其轄地。

公元238年（魏明帝景初二年），司馬懿率兵斬公孫淵，通化遂入魏之版圖。

公元244年（魏齊王正始五年），因高句麗數(shù)次騷亂，叛服無常，幽州刺史母丘儉率步騎軍萬人征討。大戰(zhàn)于梁口（今通化縣江口村），母丘儉陷丸都山城，并刻石碑留念?，F(xiàn)石碑存遼寧省博物館，自此通化復(fù)魏之管轄。

公元274年（晉武帝泰始十年），置平州轄遼東、玄菟、帶方諸郡，通化仍屬玄菟郡。

永嘉之亂后，北方先后出現(xiàn)少數(shù)民族割據(jù)的地方政權(quán)，通化曾為前燕、后燕之地域。座落柳河縣境內(nèi)的羅通山城，據(jù)考古專家依據(jù)出土文物推測，大約于此時期建筑。東晉之后，高句麗臣屬中原各王朝。集安禹山墓區(qū)3319號墓出土的一批文物是這一時期的例證。

公元425年（北魏始光四年），高句麗遷都平壤。此時居住在長白山北部的肅慎族逐漸強大，建立勿吉國。通化地區(qū)北部為勿吉屬地，南部為高句麗屬地。隋朝，通化隸屬關(guān)系不變。

唐朝，公元644年（貞觀十八年），太宗以討弒逆、拯漢民、復(fù)舊疆、防后憂為由，詔諭天下伐高句麗。公元668年，總章元年滅高句麗政權(quán)。唐于遼東故地及高句麗舊壤設(shè)安東都護府，通化為河北道安東都護府哥勿州都督府管轄。

公元698年，粟末靺鞨首領(lǐng)大祚榮建立震國。公元713年，光天二年，唐冊封大祚榮為渤?？ね?，自此更名為渤海國。通化屬渤海國西京鴨綠府正州，正州治所即今通化市境內(nèi)。通化縣四棚鄉(xiāng)三棚村出土的渤海時期金缽是這一時期的例證。

公元926年，契丹滅渤海，更名東丹國，通化屬之。公元1017年，遼開泰六年，通化為東京道遼陽府正州所轄。公元1115年，遼收國元年，為牽制金兵南下，遼以六萬軍來攻照散城（今梅河口市山城鎮(zhèn)一帶），金將阿徒罕星夜弛援，夜渡益褪水大破遼軍，乘勝攻占遼陽。為紀念這次大捷，在今梅河口市小楊鄉(xiāng)慶云北山一塊巨石上，鐫刻了“大金太祖大破遼國于節(jié)山息馬立石”的摩崖碑，即今梅河口市小楊鄉(xiāng)的慶云女真摩崖石刻。

金時，金太祖滅遼，通化屬金之東京路婆速府管轄。

公元1234年， 蒙古軍陷金，東北全境為之管轄。通化屬沈陽路。

公元1261年，元中統(tǒng)二年于遼東設(shè)“總管高麗、女真、漢軍萬戶府”通化屬之。通化縣大都嶺鎮(zhèn)出土了元朝左衛(wèi)阿速親軍千戶所印。

公元1287年，元至元二十四年，置遼陽行省，通化屬遼陽行省遼陽路婆娑府。

公元1377年 朱元璋推翻元朝統(tǒng)治，洪武十年設(shè)立遼東指揮使司。公元1409年，明永樂七年，又增設(shè)奴爾干都司，下設(shè)衛(wèi)、所，此時女真人不斷南徒，通化為女真人主要集居地區(qū)，通化屬奴爾干都司建州衛(wèi)。

公元1616年，明萬歷四十四年，建州衛(wèi)都僉事努爾哈赤稱汗，建立金（后金）政權(quán)，以赫圖阿拉（今遼寧省新賓縣老城）為都，通化地區(qū)為清王朝入關(guān)前的重要基地。

公元1646年，清定都北京，在東北前后設(shè)置盛京、吉林、黑龍江將軍，統(tǒng)帥官兵分地管轄，鎮(zhèn)守邊陲。公元1657年，置奉天府，通化為奉天府管轄。

通化市于光緒三年（1877年）設(shè)治，始稱“通化”。

1908年析置臨江縣、長白縣、輯安縣、柳河縣，1913年劃歸奉天東邊道，1931年為偽通化省省會，1937年屬通化省，1942年析通化縣通化街置通化市，屬通化省。

1945年為偽滿洲國首都。

1945年至1954年為安東省省會1954年設(shè)通化專區(qū)，專署駐通化市。原遼東省所屬通化（駐通化市）、柳河、海龍、輝南（駐朝陽鎮(zhèn)）、靖宇、撫松、長白、臨江、輯安等9縣劃歸通化專區(qū)。

1948年市、縣分治，屬安東省，

1949年屬遼東省。

1956年原由省直轄的東豐縣劃歸通化專區(qū)。轄10縣。1958年原由省直轄的通化市劃歸通化專署領(lǐng)導(dǎo)。將東豐縣劃歸四平專區(qū)。撤銷長白縣，設(shè)立長白朝鮮族自治縣。海龍縣遷駐梅河口鎮(zhèn)。通化專區(qū)轄1市、8縣、1自治縣。

1960年撤銷通化縣，并入通化市；撤銷臨江縣，改設(shè)渾江市（駐八道江鎮(zhèn)）。通化專區(qū)轄2市、6縣、1自治縣。

1962年恢復(fù)通化縣（駐通化市）。通化專區(qū)轄2市、7縣、1自治縣。

1965年輯安縣改名為集安縣（駐集安鎮(zhèn)）。

1970年通化專區(qū)改稱通化地區(qū)，地區(qū)駐通化市。轄通化、渾江（駐八道江鎮(zhèn)）2市及通化（駐通化市）、撫松、柳河、海龍（駐梅河口鎮(zhèn)）、輝南（駐朝陽鎮(zhèn)）、集安、靖宇等7縣和長白朝鮮族自治縣。

1971年通化縣遷駐快大茂鎮(zhèn)。通化地區(qū)轄2市、7縣、1自治縣。

1985年，撤銷通化地區(qū)，實行市管縣體制。通化市升格為地級市，并將通化地區(qū)的通化、集安2縣劃歸通化市管轄。渾江市升格為地級市，并將通化地區(qū)的撫松、靖宇2縣和長白朝鮮族自治縣劃歸渾江市管轄。撤銷海龍縣，設(shè)立梅河口市（地級），以原海龍縣的行政區(qū)域為梅河口市的行政區(qū)域，并將通化地區(qū)的輝南、柳河2縣劃歸梅河口市管轄。

1985年，梅河口市改為縣級市，將輝南、柳河2縣劃歸通化市管轄。

1986年9月8日，設(shè)立通化市東昌區(qū)、二道江區(qū)。

1988年3月16日，撤銷集安縣，設(shè)立集安市（縣級）。以原集安縣的行政區(qū)域為集安市的行政區(qū)域。1988年4月4日，縣級集安市歸通化市代管。