Polatlı ilçesinde insan yerleşiminin bilinen en eski tarihi M.Ö.3000 yıllarına kadar dayanmaktadır. Yassıhöyük köyünde bulunan antik Gordion Şehrinde M.Ö.3000 yıllarında yerleşim olduğu bilinmektedir.
Bölgede yaşayan belli başlı uygarlıklar sırasıyla, Hitit, Frigya, Lidya, Pers, Roma, Bizans, Selçuklu ve Osmanlı uygarlıklarıdır.
Polatlı ilçe merkezinin bugünkü yerleşimi 1860 yılında Sivritepe mevki Menteşe Mahallesinde ve Zafer Mahallesinde oluşmuştur. Yerleşimin asıl gelişimi Ankara-istanbul demiryolunun 1892 yılında buradan geçmesiyle gerçekleşmiştir.
Kurtuluş Savaşının en önemli olaylarından biri olan Sakarya Meydan Muharebesi Polatlı toprakları üzerinde meydana gelmiştir. Atatürk’ün Sakarya Meydan Savaşını yönettiği karargah Alagöz köyünde, attan düşerek yaralandığı yer inler köyündedir. Bu savaşın önemli coğrafi mevkileri olan Duatepe, Beştepe ve Kartaltepe de Polatlı sınırlarındadır.
Polatlı 1 Ağustos 1926 tarihinde 877 sayılı kanunla ilçe olmuştur.
