Місто виникло в кінці XIX століття на місці рудника Шубінка в долині річки Комишувахи, правої притоки Луганки, за 5 кілометрів від найдавнішого в цих місцях населеного пункту — села Лозова Павлівка (батьківщина Володимира Сосюри). Місто розбудовувалося на схилах Красної Могили (251,7 м над рівнем моря).
1894 року цукрозаводчик Шубін закладає капітальну шахту № 1 «Карл» (шахта ім. Ілліча). Восени 1896 шахта № 1 дала вугілля. З 1898 Шубінка стала називатися Кадіївкою. У цьому ж році біля станції Алмазна був закладений Алмазнянський металургійний завод, перша доменна піч якого стала до ладу 1899 року.
З 1919 місто опинилося під владою більшовиків.
1931 року сесія Всеукраїнського Центрального Виконавчого Комітету прийняла рішення про будівництво нового упорядкованого міста. Ставок у центрі був засипаний, а на його місці розбили сквер, який проіснував до початку 1970-х років. У ніч з 30 на 31 серпня 1935 року на шахті «Центральне Ірміно» зміна Олексія Стаханова встановила світовий рекорд продуктивності праці на відбійні молотки, нарубавши за 5 годин 45 хвилин 102 тонни вугілля, перевиконавши норму в 14 разів. Так зародився стаханівський рух.
1937 року місто перейменоване в Серго на честь більшовика Серго Орджонікідзе, що боровся з українськими військами. З 1943–44 по 1978 роки місто мало нинішню назву — Кадіївка.
12 липня 1942 в ході німецько-радянської війни місто було захоплене німецькими військами. 3 вересня 1943 відвойовано військами Південного фронту в ході Донбаської операції.
У листопаді 1944 р. створено три райони (міські районні ради): Іллічівський, Брянський і Голубівський.
У 1950-х місто охоплювало селища, які пізніше виділилися в окремі міста — Брянка, Первомайськ, Кіровськ (нині Голубівка). Восени 1954 в Кадіївці відкрито технічне училище, де розпочали навчання 280 випускників середніх шкіл.
15 лютого 1978 з метою увічнення пам’яті О. Г. Стаханова Указом Президії Верховної Ради Української РСР Кадіївка була перейменована в Стаханов. Історичну назву було відновлено лише 2016 році, після здобуття незалежності.
Перші виступи сепаратистів у місті зафіксовані 17 квітня 2014, коли терористи намагалися захопити управління міліції. В ніч на 27 квітня, у переддень проголошення Луганської народної республіки, до міста прибула озброєна група бойовиків. 1 травня міська рада Стаханова планувала розглянути питання щодо статусу регіону, проте засідання не відбулося через відсутність кворуму. 2 травня було захоплено міськраду.
11 травня мешканці Стаханова брали участь у псевдореферендумі, забезпечивши заповнення 98 % бюлетенів в підтримку терористичної організації.
З часом місто потрапило до сфери впливу донських козаків, очолюваних громадянином Росії М. Козіциним, намісником Козіцина в Стаханові було призначено Павла Дрьомовa. 14 вересня стахановське угруповання заявило про вихід з-під юрисдикції «Луганської народної республіки».
28 вересня 2014 року з’явилася інформація, що в окупованому Стаханові бойовики проводять обшуки в місцевих школах, — повідомив керівник групи «Інформаційний опір» Дмитро Тимчук: «Знищується вся українська символіка. Керівництво терористів обіцяє, що буде вилучена вся українська навчальна література, а замість неї будуть завезені російські підручники».
30 вересня 2014 «Інформаційний спротив» повідомив, що зафіксовано перекидання до міста підрозділів 76-ї десантно-штурмової дивізії ПС РФ та діяльність російської станції РЕБ, що глушила мобільний зв’язок. 5 листопада журналіст Роман Бочкала з посиланням на власні джерела повідомив, що в Стаханові підірвані з усім боєкомплектом 2 чи 3 системи залпового вогню окупантів.
14 листопада Стаханов було внесено до переліку населених пунктів на Сході України, на яких тимчасово не діє українська владa.
До кінця 2014 року конфлікт між Стаханівськими козаками і керівництвом «ЛНР» поглибився. Так, Павло Дрьомов публічно звинуватив ватажка «ЛНР» Ігоря Плотницького у крадіжці вугілля, фальсифікації виборів та співпраці з членами Партії регіонів. Натомість на боці «ЛНР» виступили російські спецслужби, які викрали Козіцина, а деяких його поплічників — розстріляли.
Станом на 23 січня 2017 року українська армія змогла просунутися вглиб на 500 метрів в бік міста Кадіївка та зайняла позиції, на яких раніше перебували терористи «ЛНР» — операція «Сухумі». Операція була проведена спільними зусиллями 3-х батальйонів.
Сергій Братчук, спікер Одеської ОВА, повідомив про знищення російського військового складу у місті Кадіївка 9 липня 2022 року. Знов про вибухи на складі повідомили 15 липня.
17 липня 2022 року ЗСУ вчергове знищили склад окупантів з боєприпасами у Кадіївці.
Вночі 19 вересня ЗСУ знищили базу російських військ, яку вони розмістили у Палаці Культури.
