Ve městě a okolí se dá najít řada různých fosílií – důkaz existence pravěkého moře. První písemná zmínka o České Třebové je z roku 1278. Předchůdcem města byla osada na pravém břehu řeky Třebovky s románskou rotundou sv. Kateřiny postavenou v 1. polovině 13. století (první zmínka o ní je však až z roku 1335). Jako město je osada poprvé jmenována roku 1292. V těch dobách patřilo k lanšperskému panství. V darovací listině Václava II. bylo město dáno roku 1304 Zbraslavskému klášteru. V těchto dobách se v České Třebové rozvíjí cechy tkalcovský, hrnčířský a další. V předhusitských dobách patřilo město biskupům litomyšlským, ale v husitských dobách se město přiklonilo k Husovu učení.

Po husitské době město patřilo několika majitelům: Kostkové z Postupic, Vilém z Pernštejna, Petr Bohdanecký z Hodkova. Poslední jmenovaný nechal vystavět na náměstí renesanční radnici, na které je jeho erb. Za vlády Jiřího z Poděbrad pobili českotřebovští občané v roce 1469 zbloudilý oddíl vojska Matyáše Korvína nedaleko města. V Třebové měla sbor jednota bratrská.

V době pobělohorské se stal pánem města rod Lichtenštejnů (nyní vládnou v Lichtenštejnsku). V této době byla městu odňata většina práv a město postupně chudlo. Dalšími ranami byly třicetiletá válka, hladomory a požáry. Při požáru v roce 1636 bylo celé město téměř zničeno. Přes všechny překážky ve městě kvetlo lidové umění. Dochovaly se např. malby na skle, řezbářské výtvory a hlavně vyřezávané, malované betlémy. V roce 1848 město získává samostatnost a prvním starostou se stává František Rybička. Z města například pocházeli významní národní buditelé Jan Hýbl a František Matouš Klácel.

Nejbouřlivější rozvoj prodělalo město po roce 1845, když zde Jan Perner vybudoval železnici Olomouc – Česká Třebová – Praha a v roce 1849 trať Brno – Česká Třebová. Od této doby město začíná rapidně růst. Za 2. světové války byla Česká Třebová hraničním městem: ležela na hranicích Protektorátu. Vesnice Rybník, která leží hned vedle města, byla už v Sudetech. Za války bylo málem místní nádraží a část města vyhozena do povětří: na nádraží zastavil německý vlak plný nepoužitého střeliva a výbušnin z východní fronty. Na druhé koleji stál vlak s německým lazaretem. Velitel vlaku se střelivem chtěl svůj vlak vyhodit do povětří, aby nepadl do rukou Rusů. Velitel lazaretního vlaku ho však zastřelil, aby zachránil zraněné vojáky v jeho vlaku.

Po roce 1945 se rozhořel dávný boj České Třebové, Ústí nad Orlicí a Lanškrouna o nové okresní město. Díky protekci u předsedy vlády Zdeňka Fierlingera (jeho žena pocházela z Ústí) se okresní městem stalo Ústí nad Orlicí (k veliké nelibosti obyvatel Třebové a Lanškrouna). Podle nového územního uspořádání z roku 1948 byla na okresní město navržena Třebová a i ve vládě (na popud občanů) se začalo jednat o přesunutí okresního úřadu z Ústí do Třebové. O výhodnosti tohoto přesunu nasvědčoval i fakt, že Třebová byla větším městem s evropsky významným železničním uzlem a nacházela se ve středu okresu (což bylo výhodné zejména pro Lanškroun). Konexe ústeckých občanů na novou komunistickou vládu však tento plán na poslední chvíli, na úkor Třebováků, zmařily (pro prostory okresního úřadu již byla v Třebové vyklizena Základní škola v Nádražní ulici), což vedlo českotřebovské občany k protestním shromážděním a sepsání rezoluce tehdejší československé vládě. Dodnes tato nepříjemná událost vyvolává mezi občany Třebové a Ústí zášť. Po válce byla nedaleko města postavena kasárna železničního vojska ČSLA. Po srpnu 1968 byl areál kasáren zabrán sovětskou armádou, která ho opustila v květnu 1990. Od té doby jsou objekty bývalých kasáren využívány různými firmami a institucemi. Z přilehlých paneláků (jež obývali ruští vojáci) se stalo čtvrté českotřebovské sídliště Borek.

Po roce 1989 se Česká Třebová začala pilně rozvíjet kulturně, hospodářsky, společensky a technicky a navázala řadu mezinárodních styků.