شهرستان سمیرم دارای پیشینهای دیرسال است. در مناطق مختلف این شهرستان نشانههایی از مدنیتی بسیار کهن دیده شده که سابقه تاریخی این ناحیه را به هفتصد سال قبل از میلاد مسیح باز می گرداند. در منطقه کمه آثار سکونت پارس و در شهر سمیرم شواهدی از وضعیت مدنی این شهر در دوره هخامنشینیان بدست آمده است که همگی بر پیشینیه باستانی این شهرستان گواهی می دهند. علاوه بر این، در نزدیکی دریاچه حنا (در شرق سمیرم) قلعه سنگی معروف به قلعه مختار از آثار دوره ساسانیان وجود دارد. در این قلعه یک آتشدان متعلق به این دوران به دست آمده است. در اطراف شهر سمیرم پنج عدد میل سنگی وجود دارد که مربوط به آتشکده های ساسانیان بوده و نشان می دهند که سمیرم در زمان ساسانیان نیز در حد یک شهر، وسعت و جمعیت داشته است.
پس از دوره ساسانیان تا چندین قرن از وضعیت و تاریخ سمیرم آثار و اسنادی در دست نیست. اما چنانچه از گزارش های تاریخی بر می آید در دوره دیلمیان، سمیرم دارای دژی محکم بوده است. در دوره سلجوقیــان سمیــرم شهری نسبتا بزرگ بوده و قلعه ای استوار داشته است. سمیرم در این زمان مهریه گوهر خاتون، همسرمحمد بن ملک شاه سلجوقی بوده است.
از طرفی وزیر سلطان محمود سلجوقی نیز فردی از اهالی سمیرم به نام کمال الدین علی سمیرم بوده است. به همین خاطر این شهر در دوره سلجوقیان مورد توجه قرار گرفت و بسیار رشد یافت و آباد گشت.
سمیرم در دوره سلجوقیان نقش مهمی در ارکان مدیریتی این سلسله ایفا کرده است. چنانچه غیر از کمال الدین علی، وزیران دیگری نیز مانند عبدالرحمان سمیرمی وزیر سلطان برکیارق و ابو اسماعیل موالدین مشهور به طغرایی، وزیر سلطان مسعود در این دوره از سمیرم برخاسته اند. این شهر در حمله مغول به ایران از گزند مغولان در امان نماند و سخت آسیب دید. در دوره صفویان و پس از آنکه پایتخت از قزوین به اصفهان انتقال یافت، سمیرم دوره دیگری را تجربه کرد زیرا هم به شهر اصفهان نزدیک بود و هم آب و هوای معتدلش مورد پسند پادشاهان صفوی بود. در این دوره آسیاب های برزک، روغن گیری در سمیرم تاسیس شد که در آنها روغن برزک جهت سوخت چراغ های دربار به پایتخت فرستاده می شد.