Nossen kann wie alle Gemeinden in der Lommatzscher Pflege sowie im Klosterbezirk Altzella auf eine lange Geschichte und Tradition verweisen. Die erste urkundliche Erwähnung findet sich 1185 im Zusammenhang eines Rechtsstreites zwischen Rittern von Nuzzin und dem Kloster Altzella, welches 1162 von Otto I., Markgraf von Meißen gegründet worden war.

Bereits 1264 ist in Nossen eine Kirche nachgewiesen. Im Jahr 1315 wurden die Bischöfe zu Meißen Besitzer von Burg und Ansiedlung. Die Burg Nossen ging schließlich 1436 in den Besitz des Klosters Altzella über. Nach der Reformation im albertinischen Sachsen erfolgte 1540 die Auflösung des Klosters, der Besitz ging an den Fürsten über.

Zur Verwaltung wurde das Amt Nossen eingerichtet. 1553 heiratete der Leibarzt des Kurfürsten August, Dr. Paul Luther (ein Sohn des Reformators Dr. Martin Luther und Katharinas von Bora) auf der Burg, deren Umbau zum Schloss im Jahr darauf begann. Später fand auch die Hochzeit deren Tochter hier statt. Der Neubau der Kirche erfolgte 1565 mit Steinen des Klosters Altzella.

Im 16. Jahrhundert wurde Nossen von zwei Großbränden heimgesucht, die fast alle Häuser vernichteten. Hungersnöte und Pestjahre kennzeichneten das Ende des Jahrhunderts. Tiefe Spuren hinterließ der Dreißigjährige Krieg, wie überall in der Umgebung. Plünderungen, Verwüstungen, Brände, Gewalttaten und die Pest trugen 1632 zur Verringerung der Einwohnerzahl um die Hälfte bei.

Große Bedeutung für die Ansiedlung hat im Jahr 1717 die Erneuerung der Muldenbrücke durch Pöppelmann.

Auch im 18. Jahrhundert blieb Nossen von Kriegen nicht verschont: 1759 stürmten die Preußen auf Nossen, beschossen Schloss und Stadt. Dabei wurden die Grabmäler der Markgrafen zu Meißen in Altzella zerstört. Im Mai 1813 verbrachte der französische Kaiser Napoleon eine Nacht auf dem Schloss, in der er Pläne zur Rückeroberung der Residenzstadt Dresden schmiedete.

Carl Heinrich Müller gründete 1830 die noch heute bestehende Sämischlederfabrik. Drei Jahre später wurde Nossen mit der Annahme der „Allgemeinen Städteordnung für das Königreich Sachsen“ Stadt mit städtischer Selbstverwaltung.

Mit der Gründung des Bürgervereins ist 1839 die Geburtsstunde des Vereinslebens. Die erste Zeitung erschien 1837 mit dem „Nossen-Siebenlehner-Wochenblatt“.

In der ehemaligen Essigfabrik am Seminarweg zog 1856 das Königlich-Sächsische Lehrerseminar aus Freiberg ein.

Im letzten Drittel des 19. Jahrhunderts entwickelte sich Nossen zum Eisenbahnknotenpunkt. In den Jahren 1869 bis 1880 wurden die Bahnstrecken nach Döbeln, Meißen, Freiberg und Lommatzsch in Betrieb genommen.

Einen wirtschaftlichen Aufschwung erlebte Nossen mit Beginn des 20. Jahrhunderts unter dem Bürgermeister Dr. Eberle (Amtszeit 1898-1919).

Der ehemalige Leipziger Ratsassessor verdoppelte die Stadtflurfläche durch Zukäufe. Besondere Verdienste erwarb er sich bei der Durchsetzung der Girokassen, er war 1. Vorsitzender des Sparkassenverbandes. In seine Amtszeit fiel auch der Neubau des Rathauses 1914/15. Mit dem Bau der Autobahn Dresden-Meerane in den Jahren 1934-36 gelang ein Absinken der Arbeitslosigkeit in der Region.

Von 1944 bis zum Kriegsende war in Zella ein Außenkommando des KZ Flossenburg mit 200 Häftlingen stationiert. Im zweiten Weltkrieg fielen 270 Nossener Bürger. Angriffe von Tieffliegern in den letzten Kriegstagen 1945 forderten 18 Todesopfer.

Die Fertigstellung des Altenheimes 1946 und der Ambulanz 1949 verbesserte die Gesundheitsversorgung.

Von 1952 bis 1987 war im Schloss das Heimatmuseum untergebracht. Heute befindet es sich in der Freiberger Straße, in unmittelbarer Nähe zum Rathaus.

Inzwischen war am Standort Seminarweg eine Oberschule eingerichtet, aus dieser entstand 1953 das Institut für Lehrerbildung. Neubau-Wohnblocks entstanden von 1973 bis 1978 am Bahnhof und an der Waldheimer Straße.

Das 800. Stadtjubiläum begingen die Nossener Bürger 1985 mit einem Heimatfest.

Nach der Wiedervereinigung Deutschlands erfolgte 1992/93 die Sanierung des Marktplatzes und es begann die Erschließung des Gewerbegebietes Augustusberg.

Die originalgetreu sanierte Pöppelmannbrücke wurde übergeben.

Die Schullandschaft in Nossen änderte sich 1992 abermals: aus dem Standort Schulstraße wurde die Grundschule, im Schulgebäude an der Mittelmühle wurde die Mittelschule eingerichtet und aus dem Institut für Lehrerbildung, von 1990-1992 Außenstelle der EOS Meißen, entstand das Gymnasium.

Die Erschließung des Wohngebietes Augustusberg begann 1994/95, der Marktbrunnen wurde aufgestellt.

Seit 1996 gehören Deutschenbora, Mergenthal und Elgersdorf als neue Ortsteile zu Nossen.

Der Gewerbeverein „Nossen erleben“, gegründet 1997, widmet sich der Organisation verschiedener Feste, darunter der jährlich stattfindende „Tanz in den Mai“ und das Maibaumstellen. Das neue Sparkassengebäude wurde im Frühjahr 2000 präsentiert, im Juni des Jahres der Förderverein „Klosterbezirk Altzella“ gegründet.

Die Fertigstellung der Ortsumgehung der B175 brachte 2001 eine Entlastung der Innenstadt vom Durchgangsverkehr.

Das Hochwasser der Mulde 2002 übertraf alles Vorstellbare und bisher Dagewesene. Am 13. August stand der Pegel am höchsten, fast 1,50 m über dem des letzten Hochwassers.

Seit 2003 gehört Heynitz mit seinen Ortsteilen Wendischbora, Ilkendorf, Radewitz, Göltzscha, Katzenberg, Wuhsen, Wunschwitz, Kottewitz und Mahlitzsch zu Nossen, nachdem bereits seit Mitte des vorangegangenen Jahres eine Verwaltungsgemeinschaft bestand.

Nach der Eingemeindung der ehemaligen Gemeinden Leuben-Schleinitz und Ketzerbachtal im Jahr 2014, besteht Nossen aus 56 Ortsteilen.