Els primers indicis que tenim de Catarroja apunten vers la possibilitat d'un poblament romà, com ho indiquen les troballes arqueològiques a l'Hort de Pepica (dins de la Partida del Secanet) consistents en fragments d'àmfores i monedes de l'epoca imperial.

En l'època musulmana Catarroja era una alqueria que fou donada per Jaume I a Pelegrí d'Atrossillo i que passaria en el segle XI a mans de Berenguer Dalmau. Sota la seua senyoria, i recolzat per l'ajut del poble, tingué lloc l'enfrontament amb l'església de València per negar-se a pagar-li el Delme corresponent, per la qual cosa seria excomunicat. A la seua mort el seu fill Berenguer Dalmau restituirà els Delmes a l'església. D'aquesta senyoria destaca la divisió dels termes de Torrent i Catarroja (l'any 1315) i sobre tot la Carta Pobla atorgada en 28 de maig del 1355. El tercer Berenguer Dalmau obtindria el Privilegi de Franquícies atorgat per Joan Il. Al segle XV la senyoria passa al llinatge dels Sanoguera en fusionar-se aquestos als Dalmau i, posteriorment, al segle XVI als Calatayud convertint- se també en Comtes del Real per aliança matrimonial.



D'aquest segle data el projecte de construcció del Camí del Port.

Un segle més tard, concretament l'any 1631, tingué lloc un important enfrontament entre el poble i el senyor -ara Ximén Pérez de Calatayud- en ser-li atorgat a aquest per Felip IV el Privilegi del Mer i Mixt Imperi, encara que finalment el procés es decantaria a la banda del poble. D'aquest segle podem destacar també la restauració de l'Ermita de Sant Antoni de Pàdua, així com l'inici de les obres de restauració de Sant Miquel -sufragades pels pescadors- que finalitzarien l'any 1701. En quant a edificacions el segle XVIII és el de la construcció de la casa senyorial de Vivanco així com el Pont del Barranc de Xiva.

De 1670 a 1726 la població s'havia mantingut amb 200 famílies, però a final de segle copsaria els 700 veïns, destacant el fet de més de 450 famílies que subsistien gràcies a l'Albufera. Lligat a aquest creixement demogràfic anirà el procés d'aterraments a l'Albufera, dirigit en especial al conreu de l'arròs. El 17 de setembre de 1801 s'inicia a Catarroja un motí que tenia potser com a motiu el pagament dels drets senyorials, i que després s'estendria ràpidament, per a concloure per fi a Catarroja el 2 d'octubre.



A mitjan segle XIX Catarroja tenia 544 cases i 210 barraques, 884 veïns i 3580 habitants. Tanmateix, l'any 1885 el còlera causava moltes víctimes i obligava a construir l'actual cementiri.

Ja a principis del segle XX el poble tenia 1723 cases dividit en tres barriades: Barraques (dedicada sobre tot a la pesca a l'Albufera), Centre (agricultura) i Raval (graneres i comerç del drap). Actualment la indústria ha passat a ésser el sector econòmic predominant, ocupant ja l'any 1965 el 45'5 % de la població activa.