Плодородните земи по долината на река Тунджа /в миналото наричана Тонзос/ са били заселени още от най-дълбока древност. Свидетелство за това са откритите над 30 селищни могили в района /по-известни от които Рачева и Марчева могили и тази в с. Веселиново/ от периода на неолита /6000-4000 г. пр. н. е./, енеолита /4000-2700 г. пр. н. е./ и бронзовата епоха /2700-900 г. пр. н. е./. Някои от находките от праисторическите могили сега се съхраняват в Парижкия Лувър, в Археологическия музей в София, но най-вече в Ямболския исторически музей.

Историята на град Ямбол започва още преди създаването на българската държава. Античният град е възникнал на важен кръстопът като голямо тракийско селище с името Кабиле /сега на 10 км северозападно от града съществува едноименно село/. По-късно Кабиле става важна крепост в държавата на Филип Македонски. Селището достига разцвет по време на римското владичество. През 293 г. от император Диоклетиан получава божественото име Диосполис – град на Зевс. Селището просъществува до 378 г., когато е било разрушено от готите.

През многогодишната си история градът е бил наричан с различни имена: Диосполис, Дамполис, Хиамполис, Динибули, Дъбилин, Диамболи, Ямболу, Ямболъ, Янболи, Ямболи и накрая – Ямбол.

Ямбол е един от първите градове на Балканския полуостров, който оказва силна съпротива на турците и е превзет след продължителна обсада през 1373 г. И до днес са се запазили част от впечатляващите крепостни стени и кули на средновековния град, от които жителите на Ямбол са водили защитата му от османските нашественици.

По време на Османското робство Ямбол се е развивал като търговски и земеделски център. Градът въртял оживена търговия със селскостопанска продукция, пашкули, шаячни платове, най-вече с Одрин и Цариград. През него минавал „Соленият път” от Анхиало към Пловдив. През 1805 г. в града е открито училище, а през 1869 г. – читалище. По време на турското владичество в града се заселват много турци, а след Руско-турската война от 1829 г. много българи от района се изселват в Русия.

От този период в града са запазени два архитектурни паметника от 15 в.: Безистенът – единственият в България добре запазен покрит пазар, и османският храм Ески джамия.

Българските традиции по време на петвековното османско владичество са се запазили в града. В освободителните борби участват хайдутите Георги Гарабдчи, Будак Стоян, Кара Добри, Дядо Жельо и др., революционерите Георги Дражев, Ради Колесов, Захари Величков. През 1873 г. в града е създаден революционен комитет. Добре запазени от този период са църквите „Св. Георги” и „Св. Троица”.

Ямбол е освободен от руските войски през януари 1878 г. Израз на признателност е построеният на връх Бакаджик /югоизточно от града/ храм „Св. Александър Невски” – първият паметник на българо-руската дружба в България.

След Освобождението градът се превръща за кратко време в център на анархисткото движение в България.

След Освобождението Ямбол е земеделско-занаятчийски град. Тласък в развитието му дава построяването на железопътните линии Пловдив – Бургас и Ямбол – Елхово.

В първата половина на 20 в. Ямбол бил известен с лековитата си минерална вода, с уникалния релсов трамвай, теглен от коне, с реномираната си фазанария, с огромния хангар за цепелини от 1917 г.

По време на Първата световна война в Ямбол се е намирала най-южната военна дирижабъл база на немски сили. Оттук се е извършвала защитата на немските сили в Източна Африка.