Першим поселенням на території бурлуцького краю була слобода Великий Бурлук, заснування якої припадає на другу половину XVII століття. Це був час безперервних козацько-селянських повстань Правобережної України проти Польщі. Прокотилася хвиля повстань (1637—1638), очолюваних Павлом Бутом, Яковом Остряницею та Дмитром Гунею. Селянсько-козацькі повстання зазнали поразки, тоді селяни і козаки, залишивши обжиті на Правобережжі села, рушили на лівий берег Дніпра, у Дикий степ.
390 сімей козаків-наддніпрянців з отаманом Скиданом («правою рукою» Я. Остряниці) йшли у пошуках місця, де можна було б набути волі. Зупинилися біля річки, яку оточував ліс, повний дичини, та широкий простір ніким не зайнятих земель. Оселившись вздовж річки, заснували слободу Великий Бурлук; ця слобода мала б захищати частину Дикого поля від татарських нападів.
Ймовірний рік заснування Великого Бурлука — 1672. Ще у 70-ті роки XVII століття козаки-наддніпрянці при поселенні біля річки Бурлук свої територіальні поселення назвали громадами: Загреблянська, Замостянська і Буряківська. Налічувалося 390 дворів і населення — 755 душ.
У 1672—1685 роках землі сучасної Великобурлуччини належали до Харківського Слобідського полку, а слобода Великий Бурлук — його територіальна одиниця.
З 1685 до 1765 року слобода була територіальною одиницею Ізюмського Слобідського полку. Грамотою Петра І з 1693 року землі Великого Бурлука стали власністю Донець-Захаржевських.
У 1698 році у Великобурлуцькому краї з’явилася численна татарська орда, яка, крім Бурлука, зруйнувала, пограбувала і спалила Чугуїв, Мартову, Вільхуватку, Дворічну.
1765 року Царський уряд ліквідував полковий поділ Слобожанщини, козацькі полки реорганізовані у регулярні. Була утворена Слобідська Українська губернія, до складу якої входила слобода Великий Бурлук. А з 1835 року Слобідська Українська губернія стала називатися Харківською губернією. Слобода Бурлук увійшла до Вовчанського повіту і перебувала у його складі до 1923 року.
Слобода із прилеглими до неї землями у 1841 році від Донець-Захаржевських перейшла у власність Задонських. На 1861 рік, після скасування кріпосного права, Великий Бурлук став волосною слободою. До Великобурлуцької волості увійшли чотири громади Великобурлуцької слободи: Загреблянська, Замостянська, Гора-Буряківська та Крикунівська, а також громади сусідніх сіл: Федорівки, Малого Бурлука, Хатнього, Амбарного, Григорівки, Катеринівки, Рогозянки, Козинки.
У 1864-му слобода Великий Бурлук налічувала 423 двори, населення становило 2943 чоловіки, була 1 православна церква, 4 заводи: винокурний, селітровий, вівчарний, кінний, 2 ярмарки, а вже у 1886-му у Бурлуці — 561 двір, 3520 чоловік населення, землі орної — 4409 десятин, кам’яна церква, школа, лікарня, волосна управа, поштова станція, хлібна крамниця, млинів — 33, лавок — 3, ярмарків — 6. Таку характеристику слободи кінця 19 ст. дано в Харківському календарі на 1864 та 1886 роки.
З роками територія Великого Бурлука розширилась, Великобурлуцька волость укрупнилась. На 1914 рік у Бурлуці розбудувалися нові вулиці: Кладовищенська (нині вул. Шевченка), Хворостянка (Горна), виникло с. Хутірець (Крючка), Буряківка, забудовувалась Осіянська гора (Лікарняна).
Волосне земство усунули із початком радянської окупації (січень 1918), замість нього було поставлено тимчасовий військово-революційний комітет, потім (1920) цей орган було замінено на владою Рад селянських депутатів. 1923 року Вовчанський повіт розділили на вісім районів, серед яких утворився Великобурлуцький. Центром району став Великий Бурлук. Великобурлуцький район увійшов до складу Харківської області у складі Української РСР з 27 лютого 1932 року. Цьому передували роки колективізації, організації на території району колгоспів.
Геноцид 33-го забрав життя багатьох великобурлучан. Зафіксовані живі спогади про страшний 33-й — це сотні смертей від голоду, випадки канібалізму.
Під час німецько-радянської війни з Великобурлуччини було призвано на війну 11 тис. людей, загинуло в боях 5,5 тис. бурлучан. Авіачастина, що базувалась на бурлуцькому аеродромі, відома завдяки іменам Героїв СРСР: М. Дев’ятова, І. Тараненка, І. Кожедуба, Ю. Мочалова. Герої Радянського Союзу з Великого Бурлука — Каліберда Іван, Проценко Леонід, Чайка Федір.
У повоєнні роки у Великому Бурлуці був цех з переробки молока. На молокозаводі, який розміщувався на місці теперішньої санепідемстанції, виробляли вершкове масло, сир, продукцію з незбираного молока. Потужностей молокозаводу не вистачало для переробки всієї сировини, яку частково відвозили до Харкова та Куп’янська. У 1977 році в експлуатацію було введено Великобурлуцький сироробний завод.
Великий Бурлук став селищем міського типу у 1963 році, населення склало 4336 чоловік, на території Великобурлуцької селищної ради — 9906 чоловік. З 1964 року Великобурлуцькій селищній раді було підпорядковано такі населенні пункти: смт Великий Бурлук, Вадбольське, Гнилиця, Глушкове, Голубівка, Лебедівка, Жуків Яр, Малахове, Манцівка, Сірий Яр, Яєчне, Петрикове, Підсереднє, Новоселівка, загальна чисельність населення — 9,5 тис. чоловік.
Електрифікація селища відбулася 1964 року. У різні роки було збудовано такі новобудови: автоматична телефонна станція (1964), поліклініка, Великобурлуцька ЗОШ (1980), аптека (1981), РБК, автовокзал (1982) тощо.
Великобурлуцька селищна рада два роки підряд — 2001—2002 — виходила переможцем обласного конкурсу «Місто, селище найкращого благоустрою», нагороджена Дипломом І ступеня (2001) та Дипломом ІІ ступеня (2002) Харківської обласної держадміністрації та Почесними грамотами Харківської обласної адміністрації і Харківської обласної ради.
У 1785—1790 роках у селах Великий Бурлук, Гусинка, Маначинівка мешкав Григорій Сковорода.
