Restos materiales del paleolítico encontrados en la zona de Casa Albareda certifican la presencia humana en la zona en tiempos de la prehistoria. También se han encontrado restos ibérico y romanos en diferentes puntos como las Grasas o la plaza de la Vila.

En tiempos de los romanos y durante una parte de la Edad Media la ciudad recibió los nombres de Ticiano, Tiano y Micano. El topónimo San Feliz no aparece de forma escrita hasta el año 1002 en el que se recoge en un documento depositado en el monasterio de San Cugá del Vallés. El origen de esta denominación era una ermita dedicada a este santo.

En 1524 se fundó la Iglesia Parroquial de San Lorenzo, que quedó destruida durante la Guerra civil y que se reconstruyó en el mismo sitio con posterioridad. Hasta entonces, San Feliz dependía de las parroquias de San Justo Desverna y San Juan Despí. Unos años más tarde, se realizó en esta población el juicio por brujería a una mujer de origen occitano, de nombre Blanca Bardiera, que terminó con su libertad sin cargos.

Durante el siglo XVII, Jaime Falguera construyó un palacio en la ciudad, con extensos jardines que se extendían hasta el Llobregá. La propiedad hasta hace pocos años pertenecía a la familia del Marqués de Castillobello, familia noble descendiente de Jaime Falguera que utilizó el palacio hasta bien entrado el siglo XX. Actualmente el palacio y lo que queda de sus jardines son de titularidad municipal. Como curiosidad mencionar que en las caballerizas aún se conserva la carroza de la familia Castillobelloque fue inmortalizada en un fragmento de la obra La Rambla de las floristas de José Maria de Segarra.

En 1855 se inauguró la estación de tren de San Feliz que correspondía a la línea que unía Barcelona con Villafranca. Otro edificio emblemático, el Mercado Municipal, se construyó en 1885. San Feliz es la capital de la comarca del Bajo Llobregá desde 1936. El crecimiento y la acumulación progresiva de servicios propició que el rey Alfonso XIII concediera el título de ciudad a San Feliz en 1929.

Durante la Guerra Civil los topónimos con referentes religiosos quedaron suprimidos. En el caso de San Feliz, la población pasó a llamarse "Rosas del Llobregá" por la gran tradición del cultivo de esta flor.

Desde principios del siglo XX se instalaron en la ciudad numerosos talleres, primero textiles y luego metalúrgicos. Con la llegada de la producción eléctrica se abandonaron los vapores y se inició la industrialización de la villa y de toda la comarca.

En 1948 se fundó Radio San Feliz con el nombre de "Radio Juventud de San Feliz" que, a pesar de estar bajo la tutela de las "Juventudes del Movimiento" (falangistas) gozó de una cierta independencia.

Cabe destacar también, que la ciudad fue la sede del entrenamiento de voleibol durante los Juegos Olímpicos de Barcelona en 1992.

Más recientemente, en el año 2004, la ciudad fue designada sede de un nuevo obispado y por lo tanto, la Iglesia Parroquial de San Lorenzo pasó a ser Catedral.

Es patria del presentador de televisión Jorge Hurtado, del jugador de baloncesto Juan Carlos Navarro, del grupo musical OBK, y del gran grupo musical BEEF, con David Rodríguez a la cabeza.