Новомиргород вперше згадується 1740 року як зимівник запорозьких козаків — хутір Тресяги (пол. Trzesawiska — болота, плавні). У ньому налічувалось близько 20-30 дворів.
У 1752 році Новий Миргород вже згадується як село. 1753 року вже була збудована фортеця в Трисагах (пол. Trisagach)і вона стала столицею військово-поселенської території Новосербії, створеної за розпорядженням російського уряду. Її керівником і командиром військового корпусу був призначений сербський полковник Іван Хорват. В 1752–1764 роках в Новомиргороді знаходився центр новосербського Гусарського полку — одного з двох полків Нової Сербії та відповідно його Перша рота. 6 грудня 1752 року Іван Хорват почав будівництво кам’яного собору Святого Миколая, що знаходився на території шанцю.
1803 року Новомиргород увійшов до складу Херсонської губернії як повітове місто. Внаслідок його важливого торгового значення тут мешкали польський, венеціанський та австрійській консули. Пізніше Новомиргород отримав статус заштатного міста.
В 1797 році Полтавська єпархія переіменовується в Новоросійську і переводиться в м. Новомиргород, сюди ж були переведені духовна семінарія і консисторія. Новомиргород стає кафедральним містом.
17 січня 1804 року отримано указ про перейменування новоросійського єпископа Афанасія катеринославським, херсонським та таврійським. Катеринославська консисторія та семінарія, отже і преосвященний Афанасій, перебралися з Новомиргорода в Катеринослав.
Містом Златополем та навколишніми землями після затяжних судових процесів з графинею Браницькою та Енгельгардтами з 1801 по 1825 роки володів генерал Висоцький. За часів його господарювання тут було збудовано православну церкву, греблю на річці Турія, кілька кам’яних крамниць, суконну фабрику, двоповерховий трактир та чоловічий приватний пансіон.
1833 року Златопіль та навколишні села стали власністю спадкоємців генерала — Петра та Адріана Лопухіних. Тут в 1836 році було відкрито жіночий пансіон. В 1846 році став до дії шкірзавод Ф. Леве. 1885 року Златопільське дворянське училище перетворене в класичну чоловічу гімназію.
В 1913 році на кошти Ганни Дмитрян, дочки грецького негоціанта Мартакі, у місті було зведено будівлю міської лікарні, що збереглась до нашого часу. В 1914 році в Новомиргороді було відкрито залізницю та залізничний вокзал.
У квітні 1917 року в Новомиргороді було сформовано Раду робітничих та солдатських депутатів. 25 березня 1918 року до міста вступили австро-німецькі війська та війська Центральної Ради. 29 квітня була офіційно проголошена влада Скоропадського. В листопаді цього ж року влада в Новомиргороді переходить до Директорії. 10 травня 1919 року до міста увійшли війська отамана Григор’єва, а вже в другій половині серпня його зайняли денікінці.
У січні 1920 року було встановлено більшовицьку владу, створено волосний революційний комітет, сформовано партійні осередки.
В 1959 році до Новомиргорода приєднано місто Златопіль (до 1787 року — Гуляйпіль), що раніше входив до складу Черкаської області, а також села Виноградівку та Катеринівку.
В 1967 році за ініціативи вчителів міста був створений районний історико-краєзнавчий музей. У грудні 1971 року починає діяти телевізійний ретранслятор. У цей час збудовано районний будинок культури та палац культури колгоспу імені Чкалова. Значно розширився зоотехнічний технікум. В 1979 році було відкрито шахту «Новомиргородська». Її поява зумовила інтенсивне будівництво багатоповерхових будинків, дитячих садків, гуртожитку. Населення міста до кінця 1990-х років стрімко зростає.
З 1992 року в місті починається глибока соціально-економічна криза, падає виробництво та життєвий рівень населення. Проте після господарського занепаду з 1999 року спостерігається стабілізація економіки, соціальної сфери й рівня життя в місті. На початку 2000-х завершується газифікація районного центру. 26 липня 2001 року постановою Кабінету Міністрів України місто було внесено до списку історичних населених місць України. У 2010 році Новомиргород відзначив 270-ту річницю від дати заснування.
