Ziemia złotoryjska zamieszkiwana była przez ludzi od dawna: najstarsze ślady pobytu człowieka na tych terenach pochodzą z neolitu; z tego okresu w Jerzmanicach, Wilkowie i Nowym Kościele odnaleziono kamienne siekierki, toporki oraz motyki. Natomiast ślady okresu wczesnośredniowiecznego pochodzące z VI — XII wieku odkryto w Kozowie i Rokitnicy. Pierwsza osada na terenie Złotoryi na pewno istniała już przed końcem XII wieku na Kopaczu. Tam w okresie rozkwitu górnictwa, a więc w latach 1180–1240 wydobywano od 24 do 48 kg złota rocznie.
Do rozwoju górnictwa i osadnictwa przyczynił się w dużym stopniu książę Henryk Brodaty, który prowadząc akcję kolonizacyjną – ściągał na Śląsk górników, rzemieślników, kupców i rolników. W wyniku tych działań powstało zapewne osiedle górnicze na górze Mikołaja, a niedługo potem większa osada, która otrzymała nazwę AURUM, czyli ZŁOTO wskazując jednoznacznie na intensywną eksploatacje złotonośnych złóż. Jednym z najważniejszych wydarzeń w historii Złotoryi było nadanie osadzie praw miejskich na prawie magdeburskim w roku 1211 przez księcia Henryka Brodatego. Według zachowanych źródeł historycznych akt ten stanowił pierwszy przypadek wprowadzenia takich praw miejskich na Śląsku. Należy podkreślić, że niewiele miast w Europie Środkowej może wykazać się metryką wskazującą ośmiusetletnie posiadanie praw miejskich. Swoje powstanie oraz rozwój Złotoryja zawdzięcza zarówno dogodnemu położeniu na ważnym szlaku handlowym z Wrocławia do Lipska, jak i złotonośnym piaskom naniesionym w okolice Złotoryi przez pra-Bóbr i jego dopływy przed milionami lat.
Kiedy w pierwszej połowie XIII wieku pierwsze oddziały zwiadowcze dziesięciotysięcznej armii mongolskiej pojawiły się na ziemiach polskich wiadomo było, że walna bitwa jest tylko kwestią czasu. Doszło do niej 9‑tego kwietnia 1241 roku pod Legnicą. W niezwykle krwawej rozprawie, w której śmierć poniósł książę Henryk Pobożny wzięło udział również kilkuset mieszkańców Złotoryi i okolic, przede wszystkim górników, z których większość zginęła w walce. Najazd mongolski zamknął w Złotoryi najlepszy okres górnictwa złota. W wieku XIV książęta legniccy nadali miastu wiele przywilejów, dzięki którym mogło rozwijać się browarnictwo i sukiennictwo. Z tego czasu pochodzą również informacje o radzie miejskiej, ratuszu, szpitalu i szkole funkcjonujących w Złotoryi.
Od połowy XIV wieku miasto otaczane było murami obronnymi. Nie przeszkodziło to husytom kilkakrotnie złupić Złotoryję w latach 1427, 1428 i 1431. Po tych wydarzeniach mury miejskie umocniono dopiero pod koniec XV wieku. Miasta nie omijały także liczne pożary, powodzie oraz epidemie, które w dużym stopniu pustoszyły Złotoryję; w roku 1497 w wyniku zarazy umarło kilkuset mieszkańców, wielka powódź w roku 1608 pochłonęła co najmniej 50 osób, a w pięć lat później pożar zniszczył 571 domów, czyli prawie cały obszar dzisiejszej starówki.
Wielu zwolenników znalazł w Złotoryi protestantyzm; zaledwie 5 lat po wystąpieniu Marcina Lutra, w roku 1522 w kościele św. Marii wygłoszono pierwsze protestanckie kazanie, po którym większość mieszczan przyjęła nową religię. Kilka lat później rozpoczęło działalność protestanckie gimnazjum humanistyczne, które powstało na bazie szkoły miejskiej założonej w 1504 roku przez Hieronima Wildenberga. Renoma tej placówki była tak wielka, że rozważano nawet przekształcenie szkoły w uniwersytet.
W XVI wieku miasto kilkakrotnie zdobywano i łupiono podczas wojny trzydziestoletniej. W roku 1633 do miasta przybył naczelny dowódca wojsk cesarskich, Albrecht Wallenstein, który podobno tylko pod wpływem wspomnień lat spędzonych w tutejszej szkole nie dopuścił do zupełnego spustoszenia miasta. W II połowie XVII wieku miasto podupadło gospodarczo. W roku 1675 zmarł ostatni Piast legnicki, Jerzy Wilhelm, a w dwa lata po tym wydarzeniu Złotoryję nawiedziło trzęsienie ziemi, wskutek którego uszkodzeniom uległy mury miejskie i niektóre budynki. Dopiero w tatach 30-tych XVIII wieku zaczęło odżywać sukiennictwo, dzięki czemu Złotoryja stała się jednym z głównych ośrodków tej wytwórczości na Dolnym Śląsku.
W epoce napoleońskiej Złotoryja i okolice były świadkami kilku starć wojsk prusko — rosyjskich z francuskimi. W roku 1813 pod Wilczą Górą i w samym mieście Francuzi odnieśli jedno z ostatnich śląskich zwycięstw. Wojny napoleońskie przyczyniły się do znaczącego zmniejszenia liczby mieszkańców. Podupadło sukiennictwo. W II połowie XIX wieku w mieście powstało kilka większych zakładów przemysłowych. Duże znaczenie miała fabryka kapeluszy i kapliny, prężnie działały dwie firmy budowlane oraz fabryka papierosów, rozbudowano nowoczesny browar. Działały trzy drukarnie, dzięki którym ukazywały się lokalne gazety , czasopisma, książki i widokówki. W roku 1862 w Złotoryi uruchomiono stację telegrafu, a w 32 lata później pokazały się w mieście pierwsze telefony. Duże znaczenia dla rozwoju Złotoryi miały połączenia kolejowe: z Legnicą, Świerzawą i Chojnowem.
Podczas I wojny światowej w mieście stacjonował garnizon wojskowy, później osiedlali się tutaj emigranci z Wielkopolski i Górnego Śląska. W latach dwudziestych XX wieku podjęto bez większych rezultatów próby eksploatacji złota. W roku 1939 w pobliskim Wilkowie i Nowym Kościele rozpoczęto wydobywanie miedzi. Kopalnie zamknięto w latach siedemdziesiątych, z powodu odkrycia znacznie większych złóż w okolicach Lubina.
W lutym 1945 r. Złotoryję i okolice zdobyły wojska radzieckie pod dowództwem marszałka Iwana Koniewa. Miasto stało się częścią Polski, a dotychczasowi mieszkańcy zostali wysiedleni do Niemiec.
W Złotoryi żywe są tradycje górnicze – w roku 1992 założone zostało Polskie Bractwo Kopaczy Złota, które corocznie organizuje krajowe i międzynarodowe zawody w płukaniu tego szlachetnego kruszcu . Złotoryję zamieszkuje obecnie prawie szesnaście i pół tysiąca stałych mieszkańców.