A cidade foi fundada como um pequeno arraial em 1727, quando Manoel Rodrigues Tomás, chefe de um grupo de garimpeiros submetidos ao bandeirante Anhanguera e guiado por Urbano do Couto Menezes, chegou à região com a missão de descobrir novas jazidas de ouro. A antiga Minas de Nossa Senhora do Rosário de Meia Ponte tornou-se um acampamento de garimpeiros e teve seu crescimento ligado a essa atividade. A mão de obra principal era formada de escravos negros e índios que ainda habitavam a região.
A primeira rua da cidade era uma ligação entre uma pousada (na saída para Vila Boa, hoje Goiás) e o garimpo de ouro. O centro urbano desenvolveu-se em torno da Igreja Matriz até a construção das Igrejas do Bonfim e do Carmo, que atraíram casas para seus arredores.
Na segunda metade do século XVIII, o crescimento de Pirenópolis ficou paralisado devido à crise da exploração do ouro. Em 1800 acontece uma retomada da economia, alavancada pela agricultura (principalmente algodão), pecuária e comércio. Apesar das mudanças das rotas comerciais da região a partir de 1850, o crescimento do centro urbano vai até o fim do século XIX, quando a cidade passou por um período de estabilidade econômica e cultural.
Entre 1830 e 1834, a cidade sediou o primeiro jornal do estado de Goiás, chamado Matutino Meia Pontense.
Em 1890, seu nome oficial passou a ser Pirenópolis, uma homenagem à serra dos Pireneus, que cerca toda a cidade. A serra, por sua vez, teve seu nome tirado da cadeia de montanhas que separa a França da Espanha.