Rakstos pirmoreiz 1174. gadā Hipatija hronikā. No 1669. līdz 1764. gadam netālu esošajā Baturinā atradās Hetmanščinas galvaspilsēta, bet Bahmačas apkaimē atradās Ivana Mazepas īpašums, kurā viņš pieņēma ciemiņus. Apdzīvotā vieta sāka strauju attīstību pēc tam, kad 19. gadsimta septiņdesmitajos gados tā kļuva par Kurskas—Kijivas un Liepājas—Romnu dzelzceļa līniju krustpunktu. 1917. gada decembrī Bahmačā notika pirmās sadursmes starp Ukrainas Tautas republikas un boļševiku spēkiem Vācieša un Bērziņa vadībā. 1918. gada 8.-13. martā šeit notika Bahmačas kauja, kurā Čehoslovāku leģions sakāva vācu karaspēku. Pēc Oktobra revolūcijas ietilpa Ukrainas PSR. 1938. gadā Bahmačai tika piešķirtas pilsētas tiesības. Otrā pasaules kara laikā no 1941. gada 13. septembra līdz 1943. gada 9. septembrim atradās vācu okupācijā. No 1991. gada [ neatkarīgās Ukrainas sastāvā.