前214年，秦始皇平定岭南地区的百越之地后，在惠州设立了博罗县，属南海郡管辖。秦朝末年，赵佗创立南越国，惠州属于南越国领地。前111年，汉武帝灭亡南越国后，置九郡，惠州属南海郡博罗县地。三国时期，惠州属于东吴领地。东晋咸和元年（326年），南海郡分置出东官郡，博罗县改由东官郡管辖。咸和年间（326年-334年），道教名人葛洪隐居于惠州境内的罗浮山采药，炼丹，并在山上创建了四座道观，使罗浮山成为中国的道教名山之一。南朝梁天监二年（503年），东官郡改为梁化郡，郡治即设置在博罗县（今惠东县境内），此为在惠州首次设立郡治。隋朝开皇十年（591年），岭南设立广州和循州两总管府，循州总管府的府治即在今惠州市的中山公园内，从此惠州成为东江流域的政治、经济和文化中心。隋炀帝大业三年（607年），循州总管府改为龙川郡。917年，刘䶮建立南汉，惠州为南汉祯州郡的郡治。
苏轼像，苏轼曾在惠州旅居三年
北宋宋真宗天禧四年（1020年）为避太子赵祯讳，改祯州为惠州，始有「惠州」之称，并一直沿用到今天。北宋绍圣元年（1094年），苏轼在59岁时被朝廷四降官职，贬至宁远军节度副使，惠州安置。苏轼在惠州度过了三年，期间写下160多首诗词，大多为歌咏惠州风物的作品，其中「日啖荔枝三百颗，不辞长作岭南人」更是成为灸烩人口的名句。南宋淳佑四年（1244年）惠州建立聚贤堂，后来改称为丰湖书院，一直到明清，丰湖书院都是惠州的最高学府。元朝在惠州置惠州路。明朝和清朝改为惠州府。明朝洪武十八年（1385年），沿海盗寇猖蹶，明太祖派人在惠州境内的平海建造城池，抵御盗寇，此城一直保留到现在，目前为广东省历史文化名城。
辛亥革命期间，孙中山曾两次在惠州发动起义。
1900年，清朝发生义和团运动，孙中山决定乘机发动军事起义。当时孙中山在台北建立起义指挥中心，命郑士良等人于三洲田（今属深圳盐田）发动惠州起义，起义军曾一度发展至2万人，但在清政府的镇压下宣告失败。
1907年，孙中山再次派人到惠州发动七女湖起义，以响应黄冈起义，该次起义军增至200多人，但因黄冈起义失败，得不到声援，遂在梁化墟解散。
抗日战争爆发后，日军为了切断广九铁路和粤汉铁路补给线，于1938年10月12日，派出两个师团共4万人从惠州的大亚湾登陆，开始了进攻华南的序幕。中国国民革命军进行了顽强的抵抗，但因寡不敌众，最终失守。数日后，惠州全境大部分地区沦陷。10月24日，中国我党香港海员工委书记曾生赶赴惠阳的坪山组建惠宝人民抗日游击总队，开始进行对敌的游击战。
1940年9月，以此队伍为基础，成立了广东人民抗日游击队。
1943年12月2日，在惠阳县土洋村进行整编，改称为广东人民抗日游击队东江纵队。此队伍除了坚持在东江流域进行对日抗战之外，还于1941年底香港沦陷后，在香港进行了营救被俘英军官兵的工作。
1949年，中华人民共和国建国之后，在广东的东江流域设立东江专区，专署驻惠阳县，1952年撤销。
1956年设惠阳专区，专署驻惠阳县，1959年撤销。
1963年重新设立惠阳专区，1970年改称惠阳地区。
1988年，惠阳地区分置为四个地级市，分别为惠州市、东莞市、河源市和汕尾市。