На території міста люди жили з давніх-давен. Про це свідчить знайдена в селі Вільхівчик Скіфська статуя (V ст. до н. е.), друга статуя, що виявлена тут, є пам’яткою епохи кочівників (IX—XIII ст. н. е.). В часи козаччини — землі Кальміуської паланки Війська Запорозького. В 1746 році ці землі увійшли до землі війська Донського. У 1764 році виникла слобода Олексієво-Орлівка. В 1784 р. — селище Вільхівське.
На початку XX століття московський купець Катик А. І. почав спорудження шахт. Так виникло селище Катик. Йшли роки, будувались нові шахти і підприємства, збагачувальні фабрики, канатні підвісні дороги.
6 березня 1917 року в місті дізналися про повалення самодержавства, жителі селища з радістю вітали цю подію. У школі зірвали портрет царя і викинули його в шурф шахти № 9. У селищі роззброїли поліцію.
На місті шахтарського селища виріс Катик — селище міського типу, де працювали клуби, бібліотеки, школи, лікарні. Почалась війна, і 28 жовтня 1941 року місто було захоплено німцями, і лише 2 вересня 1943 року було визволено.
20 серпня 1953 року Указом Президії Верховної ради Української РСР Олексієво-Орлівка, Катик та Ольхівчик були об’єднані в місто, яке одержало назву Шахтарськ.
Зараз місто Шахтарськ — одне з багатьох міст Донеччини з моновиробничою і моногалузевою структурою економіки. З вузькою професійно-кваліфікованою структурою робітничої сили, низькими показниками рівня життя та здоров’я населення. Залежність життєзабезпечення міста від діяльності вугільної промисловості надзвичайно велика.
У середині квітня 2014 року міський голова Олександр Наумович підтримав вимоги про надання особливих умов регіону. У цей же час був знятий державний прапор України з будівлі міської ради та замінений на прапор самопроголошеної ДНР. У травні 2014 року збройні угруповання нейтралізували місцевий відділ міліції.
У липні-серпні 2014 року місто стало місцем запеклих боїв в ході антитерористичної операції проти озброєних угрупувань «ДНР». 31 липня українські бійці загинули під час спроби батальйону 25-ї бригади взяти штурмом місто. Терористи тимчасово поховали біля недобудованої церкви у парку Шахтарська — Артема Джубатканова, Євгена Сердюкова, Олексія Сєдова, Станіслава Трегубчака, Петра Федоряку, Халіна Володимира та, можливо — Володимира Самишкіна.
У часи російсько-української війни 21 вересня 2014 року українські війська вимушено відійшли з міста.
9 жовтня 2014 року пошукова місія Всеукраїнської громадської організації «Союз Народна Пам’ять» проводила роботи в Шахтарську, фахівцям вдалося виявити тіла сімох українських десантників — імпровізована братська могила. На околиці Шахтарська було знайдено тіло кулеметника.
