Najstarsza część Wągrowca jest położona na naturalnej wyspie, pomiędzy ramionami rzek Wełny i Nielby. Sprzyjające warunki topograficzne sprawiły, że zakonnicy cysterscy z klasztoru w Łeknie postanowili założyć na tym terenie miasto. Nazwa miasta Wągrowiec po raz pierwszy została zapisana 22 grudnia 1381 roku w uroczystym akcie przekazania określonych gruntów i dochodów proboszczowi nowo utworzonej parafii pw. św. Jakuba Apostoła. Już wówczas mieszkańcy zostali określeni jako mieszczanie (cives). W 1393 roku król Władysław Jagiełło zatwierdził prawo do organizowania na wągrowieckim rynku cotygodniowych targów oraz dwudniowych, corocznych jarmarków, odbywających się w dniu patrona miasta, św. Jakuba Apostoła. 

W latach 90. XIV wieku cystersi z Łekna podjęli decyzję o przeniesieniu swojej siedziby z Łekna do Wągrowca (tzw. proces translokacji opactwa). Budowę nowego klasztoru zrealizowano w zachodniej części miasta. W późniejszym okresie klasztor był wielokrotnie przebudowywany. Ostatecznie, po gruntownej modernizacji przeprowadzonej w XVIII wieku, kościół klasztorny uzyskał formę odpowiadającą stylowi schyłkowego baroku.

Najstarszy znany herb Wągrowca znany jest z XVI-wiecznej pieczęci miejskiej. Umieszczony na niej wizerunek z popiersiem zakonnika przypominał o przysługującym cystersom prawie własności do miasta. O zamożności XVI-wiecznych wągrowczan świadczą zapiski w księgach i dokumentach miejskich, a także zachowane artefakty kultury materialnej, pozyskane podczas badań archeologicznych. Hojne darowizny mieszczan umożliwiły  budowę nowego kościoła farnego, który w późnogotyckiej formie zachował się do dnia dzisiejszego. W okresie prosperity działało w Wągrowcu kilkanaście cechów rzemieślniczych oraz Bractwo Kurkowe (Strzeleckie). O wykształcenie synów zamożniejszych mieszczan dbali cystersi, prowadzący szkołę dla chłopców. Najbardziej znanym jej wychowankiem jest ks. Jakub Wujek, któremu później powierzono przekład Pisma Świętego na język polski.

Od połowy XVII wieku coraz częściej Wągrowiec nawiedzały klęski żywiołowe. Miasto kilkakrotnie ulegało zniszczeniu w wyniku pożarów, odnotowano powtarzające się powodzie i nawroty epidemii, tzw. "morowego powietrza". Jednym z symptomów upadku miasta były liczne procesy o czary, w wyniku których co najmniej kilkanaście osób skazano na śmierć.

W 1793 r., w wyniku rozbiorów Polski, Wągrowiec znalazł się w granicach państwa pruskiego. W tym czasie miasto liczyło zaledwie 612 mieszkańców, dlatego planowano przekształcenie Wągrowca w "miejscowość targową", pozbawioną praw miejskich. Przeprowadzona konfiskata dóbr klasztornych sprawiła, że król pruski stał się właścicielem miasta i rozległych obszarów położonych w okolicach Wągrowca. Zadecydowano o zachowaniu praw miejskich i utworzeniu w Wągrowcu siedziby powiatu.

W XIX wieku nastąpił wzrost liczby ludności i w 1881 r. zarejestrowano już 4392 mieszkańców. W XIX wieku bez przeszkód mogli osiedlać się w mieście Niemcy i Żydzi. Zmienił się charakter zabudowy, a podstawowym budulcem, w miejsce drewna, stała się cegła. Znaczący wpływ na życie kulturalne miało w 1872 roku powołanie do istnienia Gimnazjum (dzisiejszy budynek I LO przy ul. Klasztornej).

W 1918 roku powstało niepodległe państwo polskie. Mieszkańcy Wielkopolski, wyrażając chęć przyłączenia do odrodzonej Rzeczypospolitej, przystąpili do zbrojnego powstania.  Powstanie Wielkopolskie rozpoczęło się 27 grudnia 1918 roku w Poznaniu. Trzy dni później wągrowieccy powstańcy, dowodzeni przez płk. Ignacego Wegnera, rozbroili stacjonujący w mieście oddział żołnierzy niemieckich. Wągrowieckie oddziały uczestniczyły w walkach na północnym froncie powstania, a po ustabilizowaniu sytuacji w tym rejonie stały się częścią wojsk wielkopolskich. W latach 1919 i 1920 wzięły udział w walkach na froncie wojny polsko-bolszewickiej.

We wrześniu 1939 roku Polska została zaatakowana przez wojska III Rzeszy. W drugim dniu września lotnictwo niemieckie przeprowadziło atak bombowy, w wyniku którego zniszczono ratusz miejski. Ofiarami bombardowania było sześciu pracowników magistratu, a wśród nich burmistrz Szymon Wachowiak. Wojska niemieckie wkroczyły do miasta 6 września. Rozpoczął się trwający pięć lat okres okupacji. Próba wyparcia śladów polskiej przeszłości miasta starano się przeprowadzić poprzez symboliczną zmianę herbu i nazwy miasta, która od 1941 roku brzmiała Eichenbruck.

W dniu 21 stycznia 1945 roku wycofujące się z Wągrowca wojsko niemieckie podpaliło magazyny sprzętu sanitarnego znajdujące się w zabudowaniach klasztornych. Pożaru nie zdołano opanować i zabytkowy kompleks zabudowań klasztoru pocysterskiego uległ zniszczeniu. Dwa dni później do miasta wjechało 12 radzieckich czołgów dowodzonych przez płk. Andrieja Paszkowa i 23 stycznia 1945 roku wyzwoliło miasto.

Po zakończeniu II wojny światowej Wągrowiec stał się ośrodkiem władz powiatowych. Liczba ludności miasta stopniowo wzrastała, osiągając u schyłku XX wieku liczbę blisko 25 tysięcy mieszkańców.

Współcześnie w Wągrowcu warto zwiedzić m. in. Muzeum Regionalne, usytuowane w tak zwanej "Opatówce", czyli siedzibie przełożonego cysterskiego konwentu. Budynek pochodzi z końca XVIII wieku. O dawnych właścicielach miasta przypomina kościół i klasztor pocysterski. Po zniszczeniach powstałych w wyniku pożaru z 1749 roku, kompleks zabudowań pocysterskich został odbudowany w 2. poł. XVIII wieku. Kolejny pożar zniszczył obiekty pocysterskie w styczniu 1945 roku, a ich odbudowy dokonano w latach 1946-1968. Innym cennym zabytkiem jest wągrowiecki kościół farny p. w. św. Jakuba Apostoła, zbudowany w 2. poł. XVI wieku. Przed farą stoi pomnik poświęcony księdzu Jakubowi Wujkowi, odsłonięty w 1973 roku.

Niewątpliwą wągrowiecką ciekawostką jest grobowiec w kształcie piramidy (wysokość ponad 6 m) wykonany z kamieni ciosowych. Wewnątrz "piramidy" złożono szczątki Franciszka Łakińskiego, rotmistrza wojsk napoleońskich. Rotmistrz Łakiński urodził się w 1767 r. w Szczerbinie pod Łobżenicą, otrzymał staranne wykształcenie, był oficerem wojska pruskiego. W latach 1808-1814 walczył w polskich oddziałach napoleońskich, gdzie dosłużył się stopnia rotmistrza. W 1830 r. powrócił do kraju i osiadł w Wągrowcu. Ze swego majątku wyasygnował fundusze na budowę szpitala, domu sierot oraz wsparcie biednych i potrzebujących. Mówiono też, iż co roku dla 6 par wstępujących w dniu jego imienin w związek małżeński przydzielał na zagospodarowanie odpowiedni procent ze swego kapitału. Zmarł 4 czerwca 1845 r. i pochowano go we wcześniej wzniesionym grobowcu, a całe wzgórze obsadzono sosenkami. Franciszek Łakiński miał powiedzieć, że kiedy posadzone drzewka osiągną wysokość grobowca - wróci odrodzona Polska. Jego przepowiednia się sprawdziła.