Три селищни могили от халколитната епоха – Марчева, Рашева и Чарла търла, се намират на територията на Ямбол и близките околности.
За няколко века /V век пр. Хр. - I век сл. Хр./ Ямболският регион е в границите на Одриското царство, най-голямото държавно обединение на тракийски племена. На 7 километра от днешния Ямбол се намира един от царските градове на одрисите – Кабиле.
През I век сл. Хр. областта попада в границите на Римската империя. От IV до VIII век е част от Източната Римска империя.
През IV-VI век до днешния Градски парк, се издига малко селище, защитено от три места от река Тунджа. То е разрушено в края на VI век. По-късно, през VII – VIII век, на това място е изградено друго селище, което отново е разрушено.
През 705 година император Юстиниан II Ринотмет (Носоотрязания) подписва договор, с който отстъпва областта Загоре, в която влизат и ямболските земи, на българския кан Тервел.
В края на X век е изградена Ямболската крепост, когато за повече от два века градът попада под властта на Източната Римска империя. Ромейските хронисти я определят като една от най-хубавите между Стара планина и Странджа.
През вековете Ямбол има много имена и версии на имената – Диамполис, Диамполеос, Диамполин, Дамполин, Хиамполин, Дамполеи, Диамбол, Дъбилин, Доуболин, Гренбоел, Динибули, Данбули, Ямполи, Янболу, Ямболу, Ямбол.
Ямбол е освободен през 1194 година от войските на цар Асен Първи Белгун. Градът се намира на важен кръстопът – в него се пресичат Виа Милитарис /Военният път/ и Виа Салария /Пътят на солта/ и е значим административен, военен и търговски център на Второто българско царство.
През 1373 година Ямбол е първият град на Балканския полуостров, който оказва ожесточена съпротива на османските турци. Владетелят, Господин Шишман, първи братовчед на царете Иван Шишман и Иван Срацимир, отказва да се предаде и започва тежка обсада. Крепостта пада след няколко месеца, в разгара на лятото на 1373 година. Османците сриват крепостната стена, а малкото оцелели българи се заселват в махала Каргона, простираща се отвъд южния бряг на река Тунджа. Те получават статут на войнуци
По време на османското владичество Ямбол се превръща в оживен търговски център, който снабдява столицата Истанбул с жито, месо и селитра за барут. В Ямбол се изработват прочутите кебета, наречени по името на града ямболии.
След Берлинския конгрес градът остава в пределите на Източна Румелия до Съединението от 6 септември 1885 година.
През годините след Освобождението и до днес Ямбол се утвърждава като град с развита лека и хранително-вкусова промишленост, земеделски и лозаро-винарски център.