Про давнє перебування людей на території Кагарлика свідчать численні археологічні пам’ятки на його околицях: кургани епохи бронзи та кургани з похованнями сарматського часу. До нинішніх днів збереглися і рештки Торчеського городища, що було центром осілих торків та берендеїв, які йшли за князями Київської Русі боротися з половцями. Згадки про нього з’являються ще в період Княжої доби (XI ст.).
Поселення на місці сучасного Кагарлика вперше згадується у 1142 році під назвою Городець, адже у нинішній центральній частині міста була зведена обнесена частоколом фортеця із вартовою вежею посередині. Південніше від Городця (нині південна частина міста) оселилися тюркські люди, стійбище яких мало назву Хандиби. Пізніше згадується під іншою назвою — Ерлик.
Перша писемна згадка про власне Кагарлик належить до 1590 року, коли король Сигізмунд ІІІ Ваза віддав тамтешні землі волинському воєводі князеві Янушу Острозькому.
На початку XVII століття Кагарлик — центр староства. У 1644 році тут збудовано фортецю, де розміщався гарнізон. Під час національної революції 1648—1676 Кагарлик входив до складу Канівського полку, тоді ж замок було знищено козаками. Після 1674 року — у складі Речі Посполитої.
Як містечко Кагарлик згадується у письмових документах під 1765 роком. А за три роки під час Коліївщини (1768) загін повстанців на чолі з отаманом Я. Довгошиєнком (Сачком) у Кагарлику вів бої урядовими військами та озброєною шляхтою.
До 1793 року містечко належало графу Яну Яцеку Амору Тарновському. Після 2-го поділу Польщі (1793) Кагарлик відійшов до Російської імперії.
З 1917 — у складі УНР. Перша спроба встановити більшовицьку владу в Кагарлику відбулася 1918. Але за кілька днів тут поновлено українську владу. Стабільний більшовицький режим встановлено лише 1921.
Від 1923 року Кагарлик став адміністративним центром району.
Від 1932 року містечко — у складі Київської області.
Під час Голодомору (1932—1933) на Кагарличчині убито голодом біля чотирьох тисяч людей.
У серпні 1941 року в Кагарлик вступили німецькі війська. Кагарличани боролися на фронтах переважно у складі Червоної армії. У Кагарлику встановлено цивільну німецьку адміністрацію, місто включено до складу Рейхскомісаріату Україна. Нацисти допомогли відкрити православну церкву, поновити богослужіння. Спроби вести підривну роботу присікалися. 8 січня 1944 року місто зайняли радянські війська.
У повоєнний час у Кагарлику провадилось будівництво об’єктів соціальної інфраструктури.
25 серпня 1971 року Кагарлик отримав статус міста районного значення.
Декомунізація Кагарлика
Кагарлик більшістю голосів проголосував за відновлення державної незалежності України на референдумі 1 грудня 1991. У першу річницю незалежності України 24 серпня 1992 року центральну вулицю Кагарлика було перейменовано на вулицю Незалежності (раніше 50-річчя Жовтня).
Мешканці міста взяли активну участь у Революції Гідності, а 22 лютого 2014 повалили пам’ятник Леніну та Любченку
