На околицях Котельви виявлено два поселення ХІІ—Х ст.ст. до Різдва Христового. Археологічні знахідки відносяться до Бондарихинської культури.
Котельва — одне з найбільш ранніх поселень лівобережної Гетьманщини. Виникнення населеного пункту відносять до середини ХVI ст, і лише в 1709 р. тимчасово включена до складу Слобожанщини. Тож поява нового населеного пункту на Лівобережжі заклала його розвиток як на політичній, так і на релігійній арені.
У письмових джерелах Котельву вперше згадано 1582 у донесенні Гетьману Скалозубу про напад на неї загонів Кримської держави.
1638 жителі містечка вперше виступили проти польської влади у військах гетьмана Півторакожуха (Півтора-Кожуха).
За 10 років, під час визвольної боротьби українського народу (1648–1657) котелевці брали участь у битвах під проводом Богдана Хмельницького. Містечко у цей час перебувало в полках Гадяцькому (1648—1649), Полтавському (1649—1654), Зіньківському (1661—1662), Гадяцькому (1672—1709).
У 2-й половині XVII — у 1-й половині XVIII століть Котельва була однією з фортець, що захищали Україну від атак кримських і ногайських військ.
1668-го, під час Антимосковського повстання, містечко стало місцем запеклих боїв козацтва супроти військ Ромодановського.
У січні 1709 шведський король Карл ХІІ, обклавши Котельву, помилував місто на прохання старшини і населення. Трохи згодом підступом містечко потрапило під пряму юрисдикцією Московії, ввійшовши до складу Охтирського слобідського полку Слобідської України, але у церковному відношенні залишилася у складі Київської митрополії, а не Білгородської єпархії Московської Церкви.
Згодом Котельва має 2 сотні, 1718 капітально відбудували фортецю; відтоді у військових справах вона (і містечко) були підвладні Київському військовому губернатору, у церковних — Київському митрополиту, а в цивільних — Білгородській провінційній канцелярії.
1722 Охтирський полк виключений з Київської губернії, і ввійшов до складу Військової колегії. На час перепису 1726 року у Котельві налічувалося дві сотні, до яких було записано відповідно 98 і 103 виборних козаків (компанійці) і 129 підпомічників. У цей саме час у Київській Лаврській іконописній майстерні навчався уродженець сотенної Голінки Петро Рогуля, який повернувшись до Котельви, відкрив іконописну школу.
За даними перепису на 1732 у Котельві налічувалося 1 060 дворів, у яких мешкало 3 877 чоловіків. За соціальним станом населення розподілялося так: сотників — 2, підпрапірних — 19, козаків — 1 178, підпомічників — 2 400, сусідів — 133, також проживало духовенство, незначна кількість робітників.
1743 проведено черговий перепис населення. На той час у Котельві нараховувалось: військових — 187, статських — 30, колишньої козацької старшини — 29, духовенства — 153, військових обивателів — 8 433, підданих черкас — 190, монастирських підданих — 27 чоловік. Містечко користувалося власною печаткою з гербом: у щиті — хрест, поставлений на півмісяці.
Починаючи з 2-ї половини XVIII століття Котельва стала осередком чумацтва на Слобожанщині — чимало колишніх козаків поробилися чумаками, землевласниками, обзавелися млинами, зайнялися винокурінням. Містечко в цей час стало центром однойменного комісарства. У зв’язку з реорганізацією слобідських полків у регулярні (1765), Охтирський спочатку на деякий час став уланським, а потім гусарським. У ньому, крім іншого, відбували службу і котелевці.
В описі, надісланому Котелевським комісарським правлінням до Охтирської провінціальної канцелярії за 1768 рік вказується, що у Котельві 7 дерев’яних церков, будинків: комісарський — 1, попівських з причтом — 29, різночинців — 70, гусарських — 15, обивательських — 1039; у містечку налічувалося 33 вулиці і провулки. Козацька старшина, діставши дворянські звання, активно скуповувала землі, млини, винокурні, жорсткіше експлуатувала найману робочу силу.
Наприкінці 1770-их — поч. 1780-их рр. кількість храмів залишалась сталою (7). Так у «Исповедной Росписи Зеньковской и Опошнянской протопопии 1778 г.» зустрічаються ті ж сім храмів — Миколаївський, Преображенський, Різдва Пресвятої Богородиці, Успіння Пресвятої Богородиці, Трьох Святительський, Свято-Троїцький, Покровський.
У період з 1780 до 1796 року Котельва входила до складу Краснокутського повіту Харківського намісництва.
Починаючи від 1797 року Котельва була слободою Охтирського повіту Слобідсько-Української, а з 1835 року — Харківської губернії.
1812 у слободі відкрилось сільське училище, був освячений цегляний Троїцький храм.
Станом на 1868 рік у Котельві було 7 церков: Вознесенська, Покровська, Троїцька, Мироносицька, Спаська і Всіхсвятська (у тому числі муровані — Троїцька і Спаська). Щороку в слободі проходили 4 ярмарки.
Земельна реформа, що розпочалася у 1864 році, принесла позитивні зміни в життя Котельви — земства (органи місцевого самоврядування), які утворилися невдовзі, почали опікуватися розвитком початкової освіти, медицини, шляховим господарством тощо.
Із зародженням місцевого капіталізму розвиваються промисловість і ремесла, водночас пожвавлюється соціальна, освітня і культурна сфери. Так станом на 1886/87 роки діяли 3 навчальні заклади — двокласне зразкове і народне однокласне училища, сільська школа для дівчат. У 1880 році в Котельві вже діяла лікарня. Культурне і громадське життя країни визначали серед інших і вихідці з Котельви — поет, драматург і перекладач М. Гнедич, лікар П. П. Гнедич, мистецтвознавець і культурний діяч А. М. Матушинський, утримувач приватного пансіону (на правах гімназії) І. О. Сливицький, белетрист Г. С. Піхотинський; наприкінці XIX століття помітною фігурою у суспільстві став котелевець історик і журналіст Д. Міллер.
Попри загальний рівень зростання населення, його добробуту і освіченості, у Котельві станом на початок ХХ століття промисловість і технічний прогрес були розвинені відносно слабо. Відтак, перші 15 років нового (ХХ) століття позначені особливим піднесенням економічного, соціального і культурного розвитку Котельви. Цьому сприяли низка новостворених організацій і підприємств — Котелевське товариство сільськогогосподарства (1907), Котелевське товариство споживачів, Котелевське друге кредитове товариство, телефонна мережа Охтирка—Котельва—Краснопілля (1913). Ці успіхи вплинули на розвиток медицини й освіти — на початку 1908 року в слободі відкрився другий корпус земської лікарні, а в 1912 році було відкрито реальне училище.
Перша світова війна уповільнила розвиток Російської імперії, у тому числі і Котельви.
Зречення царя Миколи престолу і перехід влади до рук Тимчасового Уряду у Котельві сприйняли відносно спокійно. Невдовзі населення було збурене і розколоте нерішучими діями центрального уряду, і майже одночасною появою в Котельві агітаторів Центральної ради та більшовиків.
У січні 1918 року фронтовики С. Ковпак, Г. К. Бородай, Т. С. Підвальний почали чинити збройний напад на Котелевську волосну управу, захопили пошту і вперше проголосили радянську владу. Радикальні дії з боку створеного більшовиками ревкому спричинили несприйняття нової влади з боку частини населення і навіть його відтік з Котельви. Обурені котелевці спробували чинити опір, та він був жорстко придушений. Коли ж до Котельви підійшли австро-німецькі війська і гайдамаки Українського Уряду гетьмана Скоропадського, червоногвардійський загін відступив до Охтирки.
Нова влада, попри певні успіхи у розв’язанні національних і соціальних питань, спиралась на поміщиків, що підірвало її авторитет. Крім того, її роботі перешкоджав новостворений партизанський загін. Тому коли в січні 1919 року австро-німецькі війська відступили з Котельви, більшовики досить швидко відновили владу.
Однак вже у липні їхні загони не витримали натиску денікінців і знову залишили Котельву. Були захоплені і розстріляні голова ревкому А. В. Радченко та його заступник Г. З. Кашуба. Фактично це був останній наліт біляків на Котельву, і війна у цих місцях практично завершилась. Більшовики знову прийшли до влади, розпочалась масова націоналізація земель і продрозкладка.
Від березня 1923 року Котельва стала районним центром, який відноситься спочатку до Охтирської, а згодом до Богодухівської округи Харківської губернії. Рівно через рік район знову був включений до Охтирського округу.
У квітні 1925 року, у зв’язку з переходом на триступеневу систему управління, Котелевський район переданий до Полтавської округи. У липні 1930 року Котелевський район був розформований, і Котельва передана до Опішнянського району. 9 лютого 1932 року ВУЦВК прийняв постанову «Про утворення областей на території УРСР», згідно з якою Котельва увійшла до складу Харківської області.
Радянська влада взялася жорстко за колективізацію й розправу з незгодними. З осені 1932 року по липень 1933 року Котельва, як і решта окупованої України, була піддана терору голодом. Під час проведеного радянською владою Голодомору 1932—1933 років померло щонайменше 36 жителів селища. У цей же час комуністи руйнували котелевські церкви та організовували депортації козацьких родів.
У серпні 1939 року створений Котелевський район з центром у Котельві — тоді тут проживало 14 833 жителі (на 5 460 менше ніж у 1926). Почалась активна розбудова району — запрацювала філія Державного банку, з’явилися перші передовики виробництва, розпочалася радіофікація населеного пункту.
9 жовтня 1941 р. Котельва була окупована німецькими військами. 9 (за ін. д. — 11) вересня 1943 радянські війська вигнали нацистських окупантів.
Комуністи знову організували голод. Попри обіцянки, повернули колгоспи, а 1946 у місті вже були перші випадки голодної смерті.
На початку 1950-х вели цивільне будівництво, лаштували промислові підприємства; від 1954 в околицях Котельви велися геологорозвідувальні роботи — знайдено поклади нафти та природного газу.
На початку 1960-х років у зв’язку з укрупненням сільських районів, Котелевський район був ліквідований, а його територія відійшла до Диканського та Зіньківського районів, що спричинило швидкий занепад села. Лише груповий лист на ім’я Першого секретаря ЦК КПРС М. Хрущова з аргументацією доцільності відновлення району, допоміг це досягти — 4 січня 1965 року знову був утворений Котелевський район, що стало відправним пунктом відродження райцентру (у 1968 році розпочато газифікацію комунальних будинків, у 1969 здано в експлуатацію дорогу з твердим покриттям між Котельвою і Пархомівкою). Ще більшого імпульсу розвитку Котельви надало присвоєння їй у 1971 році статусу смт.
У 1970—80-х роках тривала розбудова Котельви — розпочато будівництво підвідного газопроводу високого тиску Рибальське—Котельва (1972), здійснювалась електрифікація і капітальне будівництво житлових, соціальних і промислових об’єктів. У 1975 році зменшилась кількість колгоспів у Котельві, а 1987 року було створено Котелевське міжгосподарське об’єднання по агротехнічному та виробничому обслуговуванню господарств «Сільгоспхімія».
На 1990 рік у Котельві було 4 колгоспи, швейна фабрика “Прогрес”, райсільгосптехніка, партія розвідувального буріння, ремонтно-транспортне підприємство, цех з переробки деревини, цех Полтавського міськмолокозаводу, хлібокомбінат та інші підприємства. Галузь освіти також потроху розвивалася: працювали 2 середні школи, 3 восьмирічних, 1 початкова школа, дитяча музична школа та філіал Зіньківського профтехучилища.
У Котельві працювала лікарня на 200 місць, поліклініка, поштамт з 3 відділеннями, побуткомбінат, 6 бібліотек, загальною кількістю 134 тис. одиниць збірників, районний будинок культури на 385 місць, селищні клуби, 6 стаціонарних кіноустановок і 4 музеї.
Зі здобуттям незалежності Україною 24 серпня 1991 року на подальшому референдумі 1 грудня 1991 року котелевці однозначно виступили за незалежність своєї держави.
Попри складні економічно 1990-ті в Котельві в цілому вдалося зберегти соціальну інфраструктуру, частково промисловий потенціал. Як і в більшості районів Полтавщини, економіка Котельви і району є нині (2000-ні) аграрно орієнтованою.
