По территории города протекает река Корсунь (приток Крынки, бассейн Северского Донца).
Первые поселения в этих местах появились в начале XVIII в. Тогда запорожскими казаками и беглыми крестьянами были основаны хутора вдоль рек Корсунь, Железная и Кодыма. В начале XIX в. тут были открыты залежи угля, появились крестьянские мелкие шахты.
С началом строительства Курско-Харьковско-Азовской железной дороги в 1867 г. основан рабочий поселок, названный в честь горного инженера П.Н.Горлова Горловкой. Одновременно началась промышленная добыча угля. В 1871-1874 гг. построен рудник "Корсунская копь 1"(впоследствии шахта "Кочегарка"), состоявший из двух шахт. Это было крупнейшее на то время предприятие угольной промышленности Донбасса. В 1879 г. на нем работало больше тысячи человек, было добыто около 80 тыс. тонн угля.
Вокруг Горловки строились другие предприятия (машиностроительный, алебастровый, кирпичный, цементный заводы) со своими поселками, которые постепенно сливались.
В 1879 г. открыто месторождение киновари, к 1886 г. появилась шахта по добыче киновари и завод по производству ртути, давший первую в России ртуть.
В 1913 г. в Горловке работали 50 предприятий с общей численностью занятых 13 тыс. чел. Население Горловки, имевшей статус заштатного города, составляло более 30 тыс. чел. В центре стояли дома владельцев предприятий и инженерно-технических работников, несколько десятков казарм и типовые трехоконные домики, размещенные на 18 линиях по 70 домов. Около 10 тыс. рабочих проживали в полуземлянках, сараях и летних кухнях. Имелись 3 больницы на 80 коек, 2 церковноприходских, 4 заводских и 10 двухклассных земских школ, штейгерская школа (готовила штейгеров, маркшейдеров и машинистов подъема), клуб, театр, кинотеатр.
В 1925 г. из шахтных и заводских поселков был создан районный центр Горловка с населением 27 тыс. чел. В 1932 г. он стал городом.
В конце 20-х начале 30-х гг. в Горловке велось крупное промышленное строительство. В 1933 г. начали действовать азотно-туковый завод им. Серго Орджоникидзе, крупнейший в мире цех по производству врубовых машин (3 тыс. штук в год) на машиностроительном заводе. К 1940 г. в городе работали 10 заводов, 13 шахт с общей годовой добычей более 7 млн. тонн угля.
Осенью 1932 г. ЦК ВКП(б) принимает решение о переводе областного центра Донбасса в Горловку. Видимо, сказалась революционная слава Горловки 1905 года. Сталино хоть и носил имя Вождя, но был основан иностранцами, да и подобных революционный движений тут не наблюдалось.
В осуществление этого решения в октябре 1932 г. зам.председателя СНК УССР Дудниковым и секретарем ЦК КП(б)У по Донбассу и Донбассобкома Акуловым в Совет Труда и Обороны Союза ССР был представлен план жилищного, коммунального и культурно-бытового строительства, необходимого для размещения в 1933 г. областных учреждений в г. Горловке. Отведенная для строительства нового областного центра территория представляла собой плато с незначительным уклоном, местность по своим санитарно-гигиеническим, топографическим и геологическим условиям была признана весьма удобной для строительства. Будущий город получил название Новая Горловка (в некоторых документах Ново-Горловка).
Горловка приобрела статус города в 1932 году, правда, назвать ее в то время городом в полном смысле этого слова сегодня вряд ли кто рискнул бы, ведь не было даже улиц в привычном понимании этого слова. Сообщая свой адрес, жители говорили так: «Красные дома, № 17» или «Серые дома, номер такой-то». Почему такие «цветные» названия? По материалу, из которого строились дома: красный кирпич или бутовый (серый) камень. Проспект Ленина (тогда – Советский) появился незадолго до Великой Отечественной войны.

По свидетельствам тогдашнего секретаря Горловского городского комитета комсомола Н.Д. Прокущенка, осенью 1932 года в Горловку прибыл член Политбюро ЦК ВКП(б) Л.М.Каганович. Через неблагоприятные погодные условия, машина, на которой он ехал, застряла в грязи возле шахты «Кочегарка» и не смогла добраться до места. Рассердившись, Л.М.Каганович приказал вернуться в Сталино. После этого случая он настоял на изменении решения ЦК ВКП(б) об определении областного центра.

Накануне Великой Отечественной войны население Горловки составляло 181 тыс. чел. Были сооружены новый водопровод и канализация, типография, фабрика-кухня, почтамт, универмаг, две бани, гостиница, стадион. В 1933 г. проложена первая трамвайная линия.
К настоящему времени в городе закрыты три шахты ("Кочегарка", им. Н.Изотова и "Кондратьевская") из девяти, остановилось производство ртути, огнеупоров, батареи коксохимзавода. Высока вероятность остановки еще четырех убыточных шахт.
Закрытие шахт, считают специалисты, повлечет за собой экологическую катастрофу. Воду, заполнившую пустые выработки, придется откачивать со всего так называемого поля Северного и Южного падения угольных пластов центрального района Донбасса (их протяженность около 30 км). Под Горловкой может образоваться огромное подземное озеро, что будет иметь непредсказуемые последствия. При затоплении только водами шахты "Кочегарка" существует угроза разрушения 2600 сооружений в центре города. Над выработками этой шахты находятся более 3 км железнодорожных путей, вокзал, машиностроительный завод.
Тяжело решается и проблема трудоустройства высвобожденных шахтеров. Создание новых рабочих мест практически не финансируется Минуглепромом. Все это говорит о том, что реструктуризация угольной промышленности не до конца продумана.
Полностью или частично приостановили работу многие предприятия города. Сокращает производство и единственное стабильно работающее концерн "Стирол" в связи с резким падением мировых цен на минеральные удобрения.

Создано дочернее предприятие концерна "Стиролфарм", которое выпускает 13 наименований лекарственных препаратов. Планируется производить также пищевые добавки и ветеринарные препараты.
Один из проектов с льготным режимом инвестиционной деятельности представил химический завод. Он предусматривает переработку сульфатных отходов, что позволит ликвидировать источник загрязнения окружающей среды и получить ценный продукт сульфат натрия. Проектом химзавода заинтересовались специалисты Всемирного банка реконструкции и развития. Условием предоставления кредита банк выдвигает вложение 30% средств украинской стороной (министерством, облгосадминистрацией, самим химзаводом).
Частично возобновилось производство на коксохимзаводе. Фирма "Факел" запустила тут линию по выпуску жидких комплексных удобрений "Аммофос" и "Сульфам". Удобрения не содержат вредных примесей и обойдутся сельхозпроизводителям в три раза дешевле традиционных минеральных удобрений.
В 1998 г. правительством принято решение о специальном режиме реструктуризации Никитовского ртутного комбината. Предстоит ликвидация горно-металлургического комплекса. На базе комбината создаются пять самостоятельных дочерних предприятий. В частности, на базе имущественного комплекса шахты 2-бис будет создано госпредприятие гидрогеологической защиты выполнения горных работ на угольных шахтах Горловки и Дзержинска, а также защиты территорий жилых массивов и участка канала Северский Донец Донбасс от подтоплений, смещения, провалов земной поверхности.
В городе три завода ориентированы на производство и ремонт шахтного оборудования. Горловский машиностроительный завод им. С.М. Кирова выпускает угольные комбайны, в том числе для выемки угля в крутопадающих пластах.
Новогорловский машиностроительный завод производит бурильные установки, станки для дегазации угольных пластов, породопогрузочные машины и т.д. Предприятие контролирует около 85% украинского рынка бурильной техники и оборудования для механизации поверхности шахт. Продукция поставляется также в Казахстан и Россию. Участвуя в программе фирмы "Радон" по обогащению шламов, завод разработал и выпустил так называемый "земснаряд" для извлечения угля из шламоотстойников обогатительных фабрик. Специалистами предприятия разработан инвестиционный проект в области анкерного крепления горных выработок.
Швейная фабрика "Горловчанка", ранее специализировавшаяся на пошиве легкого женского платья, теперь по заказу американцев по их лекалам и из их сырья и фурнитуры изготавливает сложные модели женских курток и брюк.
Горловка является крупным железнодорожным узлом. На ее территории находятся шесть железнодорожных станций: Никитовка, Горловка, Трудовская, Байрак, Майорская, Пантелеймонока.
Внутригородские пассажирские перевозки осуществляют автобусы, троллейбусы, трамваи.
В городе есть институт иностранных языков (переведен в 1954 г. из Белой Церкви), автодорожный институт. Работают художественный музей, музей истории города.
Художественный музей располагает коллекцией картин Н.К. Рериха, которая является одной из крупнейших в Европе. В нее входят 28 произведений мастера, относящихся к русскому периоду, в том числе монументальные росписи, графические работы, театральные декорации. Наиболее известная картина из экспозиции "Поморяне. Утро" (1906г.). Все работы переданы в дар музею в 1962 г. московским коллекционером С.А. Мухиным.
В конце XX века в городе появился памятник горному инженеру П.Н. Горлову, давшему ему имя (авторы скульптор П.И. Антып и архитектор В.А. Колесник).

Культурная жизнь города очень разнообразна и насыщена значимыми культурно-творческими событиями. Культурно-массовую работу в городе осуществляют 3 кинотеатра, 4 школы эстетического воспитания, централизованная библиотечная система, в состав которой входят 15 филиалов, 3 музея, 3 театра, 9 клубных учреждений, парк культуры и отдыха им. Горького.