Был основан в 1571 году как пограничная «Бахмутовская сторожа», позже превратившаяся в укреплённую слободку. Именно тогда русский царь Иван Грозный для отпора крымским татарам и защиты южного рубежа Русского государства приказал создавать пограничные сторожи по рекам Айдар и Северский Донец. В письменных источниках за этот год упоминается Бахмутская сторожа — 6-я по счёту из семи, расположенная «усть Чёрного Жеребца, от Святогорской сторожи полднище». Постоянного населения в стороже не было, так как она располагалась на казачьей земле (вся земля по реке Бахмут принадлежала донским казакам), и пользовались ей вахтовым способом — в первую очередь для добычи соли, чему казаки не мешали. Но солеварение в те времена было выгодным делом, и было принято решение эти земли «отжать». Слобожане предприняли попытку построить на месте существующего примерно с 1630 года временного казачьего городка свои многочисленные солеварни на постоянной основе, выгнав оттуда казаков.
Российская империя
В 1701 году Пётр I приказал построить на Бахмуте крепость и переименовать в острог. В 1701 году государство стало брать налог за добычу соли из озёр, а Бахмутские солеварни было приказано передать в казну. Охрану Бахмутских соляных разработок, как и добычу соли для казны, государство поручило бахмутским, торским и маяцким казакам, которые организационно были объединены в Бахмутскую казачью кампанию. Существовала даже специальная должность «соляного атамана», который получал «Инструкции» от правительства и Соляной Конторы. Солеварению препятствовали стихийные бедствия и эпидемии.
С июля 1718 до октября 1719 года Бахмут опустел из-за эпидемии чумы, а поступления в казну составляли около 50 тысяч рублей.
30 сентября 1732 года в городе была построена и освящена Покровская церковь.
С 1750 года стены Бахмутской крепости уже стали — «в виде венчатых стен 18 фут и более высоты». По Табели крепостей 1764 года гарнизон состоял в мирное время из 1 батальона пехоты, а в военное — до 2500 пехоты и 150 конников, а по артиллерийской Ведомости крепостей 1765 года Бахмут имел 60 пушек и 16 мортир.
В середине XVIII века Бахмут стал административным центром Славяносербии.
В 1765 году здесь произошла одна из первых забастовок рабочих на предприятиях Российской империи, так называемая Бахмутская стачка.
В 1783 году Бахмут назначен уездным посёлком Екатеринославской губернии.
Тогда в посёлке насчитывалось 49 дворов, 48 куреней и землянок, 29 солеваренных колодезей, проживало 1700 человек. Работали пять кирпичных, свечной, мыловаренный, воскобойный, шесть салотопных заводов. В посёлке были магазин, около 150 лавок, больница, три училища и два частных пансиона для детей состоятельных родителей, воскресная школа для детей рабочих. Бахмут являлся крупнейшим торговым центром. Два раза в год — 12 июля (день апостолов Петра и Павла) и 21 сентября (день Рождества Пресвятой Богородицы) — проводились большие ярмарки. Годовой ярмарочный оборот составлял около миллиона рублей. В 1782—1783 годах закрывается крепость.
Отмена в империи крепостного права и привлечение иностранного капитала дало старт промышленному производству. В 70-х годах XIX столетия в городе строятся стекольный, гвоздильно-костыльный, алебастровый и кирпичный заводы.
В 1897 году в городе жили 19 316 человек. Из них указали родным языком украинский (малорусский) 11 928 человек, русский (великорусский) — 3659, еврейский — 3223, немецкий — 116, польский — 83.
После постройки в конце 1870-х годов железной дороги Харьков—Бахмут—Попасная в посёлке появились предприятия по производству гипса, черепицы, соды.
К 1900 году в городе насчитывалось 76 небольших промышленных предприятий, в которых работало 1078 трудящихся, а также четыре соляных рудника (874 рабочих), входивших в Бахмутский соляной синдикат. В начале XX века стала развиваться металлообработка.
К 1913 году в Бахмуте проживало 28 тыс. человек, имелись две больницы на 210 коек, четыре средних и два профессиональных учебных заведения, шесть одноклассных училищ, четыре церковно-приходские школы, частная библиотека. В 1875 году проведён водопровод, в 1900 году замощены улицы.
В 1913—1914 годы в Бахмуте начинается издание местных газет: «Бахмутская копейка» (выходила с 16 марта 1913 до 1915 года) и «Бахмутская жизнь» (выходила с 20 июля 1914 до 1917 года).
Ранний советский период
После Февральской революции 1917 года в городе был сформирован уездной Совет рабочих депутатов. 15—17 марта прошла первая районная конференция Советов Донбасса (132 депутата от 48 местных Советов), поддержавшая идею о выделении Донбасса в отдельный регион и избравшая для организации Информбюро во главе с Липшицом (партия Бунд). В июле на выборах в обновлённую городскую думу победил социал-демократический блок (14 мест из 40), председателем был избран меньшевик Червинский.
После того как 7 (20) ноября Украинская Центральная Рада объявила «3й Универсал» о создании Украинской Народной Республики, над Бахмутской уездной земской управой (ныне дом Артёмовского железнодорожного техникума) впервые в Донбассе был вывешен жёлто-синий украинский флаг. С лета в Бахмуте и прилегающих сёлах организовывались ячейки товарищества «Просвита» и структуры «Вольного козацтва». Однако в декабре к власти приходят большевики, которые в феврале 1918 провозглашают Донецко-Криворожскую Советскую Республику.
26 апреля 1918 года при поддержке австро-германских войск город заняли части Донецкой группы Армии УНР, которыми командовал полковник Сикевич. На короткое время в городе был расквартирован 3-й гайдамацкий полк во главе с атаманом Волохом. В ноябре 1918 после революции в Германии, немецкие войска эвакуируются, город захватывают на некоторое время белоказаки генерала Краснова.
После начала наступления 1 Конной армии РККА 25 декабря 1919 года занимавшие Бахмут части ВСЮР покинули город и начали отступление на юг, в город с севера вошли 9-я стрелковая дивизия и 11-я кавалерийская дивизия РККА.
В период с 1920 по 1925 годы был административным центром Донецкой губернии, в период 1925—1930 гг. являлся центром Артёмовского округа.
В 1923 году в Бахмуте насчитывалось 36 предприятий, в том числе завод «Победа труда» (бывший гвоздильно-костыльный завод), завод «Молния» (выпускал литьё для сельского хозяйства), рудоремонтный, кирпично-черепичный, алебастровый заводы, рудники имени Карла Либкнехта, Свердлова, Шевченко, «Бахмутская соль», обувная фабрика.
С 1923 года в городе находилось управление и 80-я рота связи 80-й стрелковой дивизии.
12 сентября 1924 года город переименован в Артёмовск по псевдониму «Артём» советского партийного и государственного деятеля Фёдора Сергеева. Одновременно были переименованы станция Бахмут в Станцию Артёмовск и Бахмутский округ в Артёмовский округ.
Великая Отечественная война
1 ноября 1941 года советские органы власти и войска оставили город, который был оккупирован немецкими войсками.
5 сентября 1943 года в ходе Донбасской операции город освобождён от германских войск советскими войсками 3-й гвардейской армии Юго-Западного фронта, а именно 32-м стрелковым корпусом (генерал-майор Жеребин, Дмитрий Сергеевич) в составе: 266-й стрелковой дивизии (генерал-майор Ребриков, Корней Григорьевич), 259-й стрелковой дивизии (полковник Власенко, Алексей Митрофанович).
Приказом Верховного Главнокомандующего Иосифа Сталина от 8 сентября 1943 года № 9 объявлена благодарность войскам, участвовавшим в освобождении Донбасса, в ходе которого они овладели городом Артёмовском и другими городами. В знак торжества по случаю победы в столице СССР городе Москве дан салют 20-ю артиллерийскими залпами из 224 орудий. В ознаменование одержанной победы присвоено наименование «Артёмовских» соединениям, отличившимся в боях за освобождение города Артёмовска: 266-я стрелковая дивизия (генерал-майор Ребриков, Корней Григорьевич);259-я стрелковая дивизия (полковник Власенко, Алексей Митрофанович).
Послевоенный период
С 1951 года в городе работает крупнейший в Европе Артёмовский завод шампанских вин, с 1954 года — завод цветной металлургии имени Э. И. Квиринга (сейчас завод по обработке цветных металлов), с 1960 года — фабрика имени 8 Марта.
С 1964 года работает Всесоюзный научно-исследовательский институт соляной промышленности (ВНИИсоль), ныне УкрНИИсоль.
Бюджет города в 1975 году — 12 600 тыс. рублей.
Современность
Сегодня Бахмут — современный индустриальный город, один из научных и культурных центров области.
10 октября 2003 года на военных складах произошли взрывы.
12 апреля 2014 года Бахмут был занят пророссийскими повстанцами самопровозглашённой ДНР. 20 июня 2014 года располагающаяся в Бахмуте крупная ремонтная танковая база подверглась штурму повстанцев (всего база была атакована пять раз). 6 июля 2014 года украинские войска отбили город.
10 июля 2015 года во исполнение закона Украины о декоммунизации в Бахмуте был демонтирован памятник основателю Донецко-Криворожской Советской Республики Фёдору Андреевичу Сергееву (более известному под партийным псевдонимом Артём).
23 сентября 2015 года городским советом было принято решение о возвращении названия города Бахмут. Верховная рада Украины утвердила решение о переименовании 4 февраля 2016 года.
К середине августа 2022 российское наступление сконцентрировалось на Бахмутском направлении, артиллерийские обстрелы стали более интенсивными и неразборчивыми, но заметного продвижения российских войск не произошло; из предвоенного населения в 70 000 человек в городе осталось около 15 000.
По состоянию на начало 2023 года, по словам главы областной администрации Павла Кириленко, город разрушен более чем на 60 процентов. К маю город был разрушен практически полностью.
20 мая 2023 российские власти и Пригожин заявили о полном взятии Бахмута. Украина выступила с опровержением, заявив, что ВСУ по-прежнему контролируют «определённые объекты» в Бахмуте.
