История современного поселения начинается в 1663 году, когда атаман Яков Черниговец заселил бывшее татарское поселение Балаклея и превратил его в укреплённую слободу, а также построил крепости на татарских бродах Северского Донца — Андреевы Лозы, Бышкин, Савинцы и др. В 1670 году был создан Балаклейский слободской казачий полк, но в 1677 году он вошёл в состав Харьковского полка.
В 1765 году Балаклея стала центром Балаклейского комиссариата Изюмской провинции Харьковского наместничества; с 1817 до 1891 года поселение называлось Ново-Серпуховом (либо Новосерпуховским) — по имени дислоцированного здесь Серпуховского уланского полка, что прибыл из района Калуги- Серпухова.
К началу XX века Балаклея являлась слободой Змиевского уезда Харьковской губернии, которая находилась на дороге из Змиева в Изюм; здесь действовали почта, телеграф, школа, две приходские церкви и торговые лавки.
В дальнейшем, через Балаклею была проложена линия железной дороги, в 1911 году была построена железнодорожная станция.
В 1916 году в Балаклее установлены первые телефоны, коммутатор на 30 номеров принадлежал земству. В 1917 году в Балаклее был сформирован комитет, который признал власть Центральной Рады. В декабре 1917 года в Балаклее провозглашена Советская власть, в 1918 году начал работу арсенал.
В 1923 году Балаклея стала районным центром. В 1926—1940 годах в Балаклее начали действовать промкомбинат, птицекомбинат, маслозавод, артели, мастерские, завершена электрификация. В июле 1931 года началось издание районной газеты, в 1934 году был построен хлебозавод. В 1940 году открылся первый районный Дом культуры.
В 1938 году Балаклее был присвоен статус города; население составляло 27 000 человек, в городе было 2500 жилых домов.
Во время Великой Отечественной войны 10 декабря 1941 года райцентр заняли части 44-й немецкой пехотной дивизии, в период оккупации из местных жителей был создан и начал действовать Балаклейский партизанский отряд Харьковской области. При приближении линии фронта к Балаклее партизанский отряд совместно с советскими войсками атаковал райцентр и в течение двух суток удерживал участок обороны в районе балаклейской водонапорной станции. Освобождена Балаклея 5 февраля 1943 года 6-й советской армией (командующий генерал Ф. Харитонов) Юго-Западного фронта под командованием Николая Ватутина. 500 жителей Балаклеи получили государственные награды за борьбу с немецкими оккупантами.
По состоянию на начало 1950 года здесь действовали несколько предприятий местного значения (мукомольной, маслобойной и других отраслей промышленности), 2 средних школы, Дом культуры и другие культурно-просветительские учреждения.
В 1959—1963 годы был построен и введён в эксплуатацию Балаклейский цементный завод (с 1972 года — Балаклейский цементно-шиферный комбинат).
В 1966 году население составляло 30 200 человек.; в городе было 5365 жилых домов. По состоянию на начало 1970 года здесь действовали колхоз «Искра» по разведению крупного рогатого скота; завод асбестоцементных изделий, цементный завод, завод железобетонных конструкций, трест «Промстрой-3», Управление механизации работ, Дорожно-строительное управление и молочный завод. В 1978 году здесь действовали цементно-шиферный комбинат, завод железобетонных изделий, завод строительных материалов, молочный завод, комбинат бытового обслуживания, машиностроительный техникум (с 1960), филиал УЗПИ (с 1963), семь общеобразовательных школ, музыкальная школа, 6 детсадов, детский комбинат, 5 лечебных учреждений, два дома культуры, 4 клуба, 7 библиотек, Дворец спорта. В ноябре 1997 года Кабинет министров Украины утвердил решение о приватизации Балаклейского хлебоприемного предприятия
