Tagadējo Pļaviņu un bijušās Stukmaņu muižas apkaime bijusi apdzīvota jau ap 3. gadsimtu, par ko liecina arheoloģiskie izrakumi Lokstenes pilskalnā, kā arī izrakumi 6 km no Pļaviņām Oliņkalna pilskalnā. Ziņas par Pļaviņām ir no Poļu—zviedru kara laika, kad pie Aiviekstes ietekas Daugavā atradusies zviedru kara nometne un uzceltas skanstis. Šie zviedru laika nocietinājumi ir saglabājušies līdz mūsu dienām.
Pļaviņas savu nosaukumu ieguvušas no zemnieka mājām, kas šeit atradušās. 19. gadsimta beigās Stukmaņu pagastā dažus kilometrus augšpus Stukmaņiem sāka veidoties apdzīvota vieta. Gadsimtu mijā tajā atradās krogs, Stukmaņu stacija un daži veikali, kas apkalpoja 1894. gadā būvēto stikla fabriku un dolomīta dedzinātavu. Taču, kad 1902. gadā tika atklāta Stukmaņu—Valkas dzelzceļa līnija, pilsētas attīstība bija nodrošināta. Pirmā pasaules kara laikā šīs ražotnes tika nopostītas, taču pēc kara Pļaviņu izaugsme turpinājās.
Miesta statusu Pļaviņas ieguva 1922. gadā, bet pilsētas tiesības — 1927. gadā. No 1949. līdz 1959. gadam Pļaviņas bija Pļaviņu rajona centrs. 1956. gadā Pļaviņām pievienoja Gostiņu pilsētu. 1960. gadā pilsētai pakļāva Aiviekstes ciemu, izveidojot Pļaviņu lauku teritoriju, kas pastāvēja līdz 1975. gadam, kad ciemu atjaunoja. 1977. gadā Pļaviņām pievienoja daļu Klintaines ciema teritorijas. 2009. gadā Pļaviņas kļuva par jaunizveidotā Pļaviņu novada centru un bija viena no tā administratīvajām teritorijām. 2021. gadā Pļaviņas novadu pievienoja Aizkraukles novadam.