La ville de Phalsbourg est créée en 1570 par le comte palatin Georges-Jean de Veldenz, prince protestant, grâce à la dot de son épouse Anna-Maria, fille du roi de Suède Gustave Ier Vasa. La fondation est motivée par l’accueil des réformés, alors indésirables dans le très catholique duché de Lorraine. Le comte palatin possède déjà le château d'Einartzhausen dans son comté de la Petite-Pierre, enclavé en Lorraine. Il fait tracer à proximité de ce château le plan d’une ville nouvelle, en damier, symbole alors d’ordre et de modernité, et accorde des franchises aux nouveaux habitants qui viennent peupler la ville. La création de Phalsbourg est reconnue le 27 septembre 1570 par l’empereur Maximilien II du Saint-Empire. La ville prend le nom de Pfalzburg, « Pfalz » signifiant Palatinat et « Burg », forteresse.

Toutefois, par manque d’argent, la ville est cédée au duc de Lorraine dès 1590 et les tentatives d’expulsion des réformés se multiplient, non sans se heurter à une farouche résistance de la population. Le comte palatin Georges-Gustave, fils aîné et héritier de Georges-Jean, fonde alors Lixheim en 1608, qui connaît le même sort que Phalsbourg en 1623.

Phalsbourg et Lixheim forment une éphémère principauté de 1629 à 1660, au profit de Henriette de Lorraine, sœur du duc Charles IV de Lorraine, et de ses maris successifs, au premier rang desquels Louis de Guise, baron d'Ancerville.

De 1634 à 1697, la Lorraine est occupée presque sans discontinuer par les troupes françaises. Les fortifications de la ville sont remaniées et complétées par Vauban. La commune est annexée au royaume de France en 1661 via le traité de Vincennes. Par la suite, le bailliage et la prévôté de Phalsbourg dépendent de la généralité de Metz. À la suite de la Révolution française, la ville est intégrée au département de la Meurthe en 1790 et devient alors chef-lieu de canton.

XIXe siècle

Au XIXe siècle, Phalsbourg voit la naissance du maréchal Mouton, comte de Lobau, ainsi que la rencontre entre les deux auteurs régionalistes Émile Erckmann et Alexandre Chatrian.

La ville subit trois sièges (1814-1815-1870), valant à la ville le surnom de « Pépinière des Braves ».

Le 10 août 1870, lors de la guerre franco-prussienne, Phalsbourg est défendue par le 63e régiment d'infanterie de ligne et le 1er bataillon de la garde nationale mobile de la Meurthe sous le commandement de Pierre Taillant. Elle est assiégée jusqu'au 12 décembre, date à laquelle les défenseurs succombent sous le nombre.

Après le traité de Francfort le 10 mai 1871, la ville est annexée à l’Empire allemand. Rebaptisée Pfalzburg, elle est alors rattachée à l'arrondissement de Sarrebourg, nouvel arrondissement du Reichsland Elsass-Lothringen. Durant la période allemande, une première ligne de chemin de fer est mise en service le 1er septembre 1883 avec l'ouverture de la section Lutzelbourg - Phalsbourg de la ligne de Lutzelbourg à Drulingen. En 1914, les conscrits phalsbourgeois, comme la plupart des Mosellans, se battent sous les couleurs de l'Empire.

Depuis 1900

En 1918, après la fin de la Première Guerre mondiale et la signature du traité de Versailles, Phalsbourg redevient française comme le reste de l'Alsace-Lorraine, et fait désormais partie du nouveau département de la Moselle. Le 22 août 1919, le président de la République Raymond Poincaré vient décerner à Phalsbourg la croix de chevalier de la Légion d’honneur pour son comportement héroïque lors du siège de 1870.

Durant la Seconde Guerre mondiale, la ville est de nouveau annexée, cette fois par le IIIe Reich allemand. Son nom redevient Pfalzburg et elle est rattachée au Gau Westmark.

Le 23 novembre 1944[18], malgré la combativité des troupes allemandes qui s'accrochent en Lorraine depuis septembre, la ville est prise par la 7e armée américaine. Un odonyme local (rue du 23-Novembre) rappelle cet évènement.

En 1953, l’United States Air Forces in Europe entreprend la construction de la base aérienne de Phalsbourg-Bourscheid à trois kilomètres à l'ouest de la commune. La cité Clark est construite pour loger les militaires américains et leurs familles. La base est utilisée par les Américains jusqu’en 1967, date du retrait de la France du commandement intégré de l’OTAN. Le site est alors renommé quartier La Horie et devient une base d'hélicoptères de l'Aviation légère de l'Armée de terre.