Geçmişte "Sultanbeyli'nin yeri", "Sultan beyliği çiftliği" ve "Sultan beyliği" gibi adlarla anılan Sultanbeyli'nin tarihi 6. yüzyılın başlarına kadar uzanır. Uzun yıllar Roma İmparatorluğu yönetiminde kalmıştır. Sultanbeyli 1328 yılında Orhan Gazi'nin emriyle Abdurrahman Gazi ve Konur Alp komutasındaki Osmanlı ordusu tarafından fethedilmiştir. Fetihten sonra Abdurrahman Gazi, Aydos Kalesi tekfurunun kızıyla evlenmiştir. Bu hatıraların izlerini taşıyan Aydos Kalesi'nin kalıntıları günümüze kadar gelmiştir. İstanbul ili Anadolu'nun bağlantı yolu üzerinde olması nedeniyle, fetihten önce İstanbul'a sefer düzenleyen Türk orduları tarafından öncelikle fethedilmesi gereken bir anahtar konumundaydı. Diğer taraftan yine fetih öncesi de Anadolu yönünden savaşa hazırlanan Bizans ordusu bölgede toplanıp konaklıyordu. Bu özelliği fetihten sonra Osmanlı ordusu tarafından kullanılmaya devam etti. Sultanbeyli hakkında Tevarihi Ali Osman, Kitab-i Cihannüma gibi ünlü eserlerde de bilgiler bulunmaktadır.

Sultanbeyli'deki arazilerin asıl sahibi Osmanlı Devleti'nin ilk Denizcilik Bakanı Hasan Hüsnü Paşa'dır. II. Abdülhamit, kendisine yaptığı hizmetlere karşılık olarak Hasan Hüsnü Paşa'ya Sultan Beyliği çiftliğini ulufe olarak vermiştir. Bu tarihi gerçek Hasan Paşa'nın 1910 yılında yaptırmış olduğu Osmanlıca haritada ortaya çıkmaktadır. Hasan Hüsnü Paşa 1922 yılında ölünce oğlu tarafından maliki olduğu bu araziler varisler tarafından da bugünkü hissedarlara satılmıştır.

1945 yılında Bulgaristan'dan gelen göçmenler buraya yerleştirilmiştir. 1957 yılında Sultanbeyli'ye köy olma kararı çıkmış ve Sultanbeyli köyü kurulmuştur. TEM Otoyolu'nun köyün içinden geçmesi köyü cazip hale getirdi. 1985'den beri süren hızlı yapılaşma sonucunda Sultanbeyli bugünkü haline ulaştı. 31 Aralık 1987'de Sultanbeyli'nin belediye olması kararı alındı. Ancak seçimler 26 Aralık 1989 yılında yapıldı. 1992 yılında da ilçe oldu. Nüfusu resmi olarak 175.771'dir, yerleşik alanı 20.000 dönümdür. Genel yapı olarak bir mozaik gibi Anadolu'nun bağrından ve çeşitli köşelerinden İstanbul'a gelmiş olan insanların barındığı kozmopolit bir ilçedir. Üç tarafı ormanlarla çevrili olan ilçenin havası temizdir. Ömerli Barajı'nın bol oksijenli havası Sultanbeyli'nin ormanlarla kaplı doğasına ekstra oksijen sağlamaktadır. İlçe, Anadolu'dan gelenlerin İstanbul'a TEM'den ilk giriş kapısıdır.