Гороховец основан, как укрепленный пограничный пункт на восточных границах Владимиро-Суздальского княжества великим князем Андреем Боголюбским в 1168 году во времена походов русских войск на Волжскую Булгарию.
Первоначальное ядро города составлял детинец, расположенный на Никольской горе. Высота его земляных валов, сооружённых в XII веке, достигала пяти метров.
Впервые Гороховец, как "град Святой Богородицы", упоминается в Лаврентьевской летописи под 1239 г. когда его впервые сожгли татаро-монголы, после чего жизнь в городе надолго замирает.
В конце XIV - начале XV века при князе Василии I Гороховец входит в состав Московского княжества. В это время юго-восточная пограничная засечная полоса Руси проходила по реке Оке, и называлась не иначе, как «Поясом Пресвятой Богородицы». Естественным продолжением этого пояса был и «град Святой Богородицы Гороховец», прикрывавший границу с востока.
В 1539 году волость пережила набег казанских татар и была разорена. Согласно легенде, когда враги осаждали Гороховец, над горой в лучах заходящего солнца появился образ огромного воина с мечом в руках. Враги в панике отступили, а место с той поры называется Пужаловой горой. Это возвышенность, отделённая от древнего детинца глубоким оврагом, сейчас на ней расположен городской парк.
В 1563 году Иван Грозный передал Гороховец своему шурину, кабардинскому князю Михаилу Темрюковичу.
В начале XVII века, в годы «Смутного времени», город снова стоял на защите Родины. С Гороховецкого уезда, из своей вотчины князь Пожарский отправился в Н.Новгород, чтобы возглавить второе ополчение в 1612 году. А Гороховец в числе первых городов присоединился к народному движению.
В 1619 году город пережил своё последнее разорение, и с тех пор утратил функцию оборонительной крепости.
С середины XVII века расцветает торговля и местные купцы, владевшие винокуренными заводами и кожевенным производством, взамен деревянных палат возводят себе каменные дворцы. Из 20 каменных купеческих палат XVII века, сохранившихся в России, 7 украшают исторический центр Гороховца. В одном из них ныне располагается музей «Дом Ершова (Сапожникова)», где показан быт и интерьер купеческих палат XVII века.
В это же время здесь на средства купцов были построены каменные ансамбли трех монастырей: Знаменского, Никольского, Сретенского; а также комплексы приходской церкви Воскресения Христова и главного городского Благовещенского собора.
В 1778 году Гороховец сделан уездным городом Гороховецкого уезда Владимирской губернии. В 1883 году в Гороховце было 24 каменных дома и 381 деревянный; лавок 69, 5 церквей и 1 монастырь, Николаевский. В ризнице монастыря хранились 6 грамот царских и патриарших. Жителей в 1897 году — 2824; промышленность не развита; в 1883 году было 3 кирпичных завода и одна красильня. Было много садов; жители занимались огородничеством и прядением тонких ниток. Гороховец содержал, вместе с земством, городское училище и женское училище, богадельню, содержимую на проценты с капитала, пожертвованного купцом Лахмановым; земскую больницу на 12 кроватей, с амбулаторией.
Отдельной летописной страницей в истории города обозначены особняки деревянного зодчества, украсившие город на рубеже XIX и XX вв. Красота кровли, глухая и пропильная резьба по дереву радуют глаз русской самобытностью в сочетании с модным в то время европейским модерном. Это творение местных плотников, которые вошли в историю под именем «якушей». В прошлом слава этих талантливых людей была настолько громкой, что В.И.Даль включил их в свой «Толковый словарь живого великорусского языка».
Наряду с плотничеством, самым распространенным промыслом в Гороховецком уезде в XIX-нач.XX вв. был отход в котельщики. География отхода мастеров по металлу поражает воображение, это практически вся Российская Империя от Балтики и Черного моря до Амура. Руками и умением гороховецких котельщиков были построены практически весь первый российский военный металлический флот, все железнодорожные мосты, которые используются до сих пор. Гороховчане претворяли в жизнь и проекты великого русского инженера В.Г.Шухова, включая Шабаловскую башню.
В начале XX века в городе был основан котельно-судостроительный завод И.А.Шорина. В 1907 году здесь была построена и спущена на воду самая большая в мире на тот момент нефтеналивная баржа "Марфа Посадница" по доработанному проекту В.Г.Шухова. Впоследствии, в советские годы судостроительный завод стал градообразующим, где работала почти 1/3 населения города.
На рубеже XIX и XX веков купечество вновь играет важную роль не только в экономике города, но и в создании его архитектурного облика. Архитектура краснокирпичных массивных зданий несет на себе следы смешений самых разных стилей, как «исторических» классических, так и модного тогда модерна.
В это время самым значимым благодетелем для Гороховца стал купец II гильдии М.Ф.Сапожников (1836-1913), владевший крупными магазинами в Казане, Астрахани и Самаре, и жертвовавший на нужды земляков очень значительные средства. За его благотворительную деятельность, которую он вел с 1882 года, им было построено: Богодельня, Городская больница, Городское училище, Женская гимназия, Прогимназия, Высшее начальное училище, водопровод в верхней части города. Помимо этого учреждались стипендии как для гимназистов, так и для гороховчан – учеников высших учебных заведений. М.Ф.Сапожников содержал фонд для бедных невест, а в 1904 году принял участие в создании Городского общественного банка.
После смерти М.Ф.Сапожникова в 1913 году город Гороховец по завещанию получил капитал в 100 000 рублей, проценты от которого употреблялись на народное образование. Дело благотворительности в Гороховце продолжил его сын Константин Михайлович.
После Февральской революции, когда с марта по июль по Владимирской губернии прокатилась волна рабочих демонстраций, на предприятиях Гороховца в июне явочным порядком был введён 8-часовой рабочий день. В июле 1917 года размещённый в городе пехотный полк отказался выехать на фронт – сказалась агитационная работа большевиков. В первые дни Октябрьской революции большевики во главе с К.А.Киселёвым установили в городе Советскую власть.
В 1929 году вследствие административно-территориальной реформы был образован Гороховецкий район в составе Ивановской промышленной области. При этом территория района стала в четыре раза меньше бывшего уезда.
В годы Великой Отечественной войны 17 тыс. гороховчан ушли на фронт, из них не вернулись с полей войны более 5 тыс. человек. 39 человек участвовали в героической обороне Брестской крепости. Десять человек получили в годы войны звание Героя Советского Союза. Именем двоих из них, А.В. Беседина и Н.Ф. Краснова названы улицы города.
14 августа 1944 года образована Владимирская область и Гороховецкий район включен в ее состав.
В 1970 году город попал в список 115 исторических городов РСФСР.
В 2011 году Гороховец включен в список 41 города России, имеющего статус «исторического поселения».
В 2014 году подписан Указ Президента Российской Федерации «О праздновании 850-летия основания г. Гороховца Владимирской области» в 2018 году.
В 2017 году Гороховец включен в предварительный список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО.