Polatlı İlçesinde 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-İstanbul 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  İnler köyündedir. Bu savaşın önemli coğrafi mevkileri olan Duatepe, Beştepe ve Kartaltepe  de Polatlı sınırlarındadır.        

Polatlı 1 Ağustos 1926 tarihinde 877 sayılı  kanunla  ilçe olmuştur.