Полонне декілька раз згадується в давньоруських Іпатіївському та Лаврентіївському літописах. Одна з згадок говорить, що у 1169 році половці, заглибившись у володіння Київського князівства, дійшли до міста Полонного, яке належало київській Десятинній церкві: «Половцѣ ѣхаша за Къıѥвъ воѥватъ и приѣхаша к Полному къ ст҃ѣи Бц҃ѣ граду к десѧтиньному … и взѧша села безъ оутеча с людми с мужи и с женами конѣ и скотъı и ѡвцѣ погнаша в Половцѣ». З літописів відомо, що в 996 році Володимир Великий завершив будівництво Десятинної церкви і приписав їй десяту частину своїх «градів» (міст). Серед них було і Полонне, недарма літописець називає його «святої Богородиці град Десятинний».
З 1648 року Полонне було сотенним містом Волинського полку в Українській державі Богдана Хмельницького.
Коронний референдар, теребовлянський староста Стефан Потоцький підписувався як «пан на Чорткові та Полонному».
11 грудня 1766 р. король Станіслав ІІ Август Понятовський підтвердив права міста на прохання його тогочасного власника — князя Марціна Єжи Любомирського (†1811), сина казімірського старости Антонія Бенедикта (†1761).Імовірно, тоді ж виник історичний герб Полонного з зображенням християнського патрона князя — Святого Мартина верхи на коні.
В XIX — початку XX ст. місто було центром Полонської волості.
Наперекір руйнівним війнам, у місті залишились історичні пам’ятки сивої давнини: територія оборонної фортеці ХІІ ст., земляні вали, залишки замку на історичній Татарській вулиці.
Села Забілиння, Горошки, Гамарня, Беркути, Бортники (нині в складі Полонного) постраждали в часі Голодомору 1932—1933 років, за різними даними, померло приблизно 3200 людей, у Ново-Полонному — 70 людей, у Правохоморному — 15 людей, у самому тогочасному Полонному — лише встановлених 507 жертв.
1938 року надано статус міста.
Згідно із Законом України «Про засудження комуністичного та націонал-соціалістичного (нацистського) тоталітарних режимів в Україні та заборону пропаганди їхньої символіки» № 317-VІІІ, який був прийнятий Верховною Радою України 9 квітня 2015 року, зміні назв підлягають топоніми (географічні назви та назви вулиць і підприємств населених пунктів України), що мають комуністичне походження. Рішенням вісімнадцятої чергової сесії Полонської міської ради об’єднаної територіальної громади від 08 грудня 2016 року за № 6 «Про зміну назв (перейменування) вулиць і провулків м. Полонне».
До Полонського суду звернулися двоє полончан щодо перейменування вулиць «Старченка» і «Кутузова» на «Йоанна Павла II», «Умивальня» відповідно. Вони запевняють, що вулиці перейменували без обговорення громадськості, рекомендацій Українського інституту національної пам’яті. Тому просили рішення Полонської міської ради про перейменування вулиць скасувати. Полонський районний суд, дослідивши матеріали справи, задовольнив позов позивачів. Відтак назви цих вулиць Полонного переглянуть.
