Die Besiedlung der Gemarkung Burladingen begann bereits in der Bronze- und Eisenzeit. Auch die Kelten durchstreiften auf der Suche nach Nahrung das Fehlatal. Als die Römer die Donaugrenze der Provinz Raetien nach Norden verschoben, wurde um 80 n.Chr. im heutigen Gewann „Kleineschle“ ein Kastell angelegt, nördlich des Lagers entwickelte sich eine römische Siedlung. Diese Zivilsiedlung fand in der Zeit der Alemannenstürme um das Jahr 260 n.Chr. ihr Ende und wurde aufgegeben.

Das alemannische Burladingen dürfte im 4. Jahrhundert östlich dieser vorher existierenden römischen Siedlung entstanden sein. Erstmals urkundlich erwähnt wurde Burladingen im Jahre 772. Seit 1300 wechselte der Besitz mehrmals zwischen Hohenzollern und Württemberg. Ab 1473 war Burladingen endgültig im Besitz der Grafschaft Zollern-Hechingen, des späteren Fürstentums Hohenzollern-Hechingen. Das Marktrecht erhielt der Ort schon im 15. Jahrhundert.

Das 1544 entstandene Amt Burladingen mit den Gemeinden Burladingen, Gauselfingen und Hörschwag wurde im Jahr 1849 im Zuge der Neuorganisation der Verwaltung durch Holstein nach der Inbesitznahme durch Preußen dem Oberamt Hechingen einverleibt. Während Hermannsdorf bereits in den 1930er Jahren politisch zu Burladingen gehörte, kamen die übrigen Stadtteile Gauselfingen, Hausen, Hörschwag, Killer, Melchingen, Ringingen, Salmendingen, Starzeln und Stetten erst im Zuge der Gemeindereform (1975) in Baden-Württemberg zur damaligen Gemeinde Burladingen.

Aufgrund seiner gewachsenen Bedeutung wurde Burladingen im Jahr 1978 durch den ehemaligen Ministerpräsidenten Hans Filbinger zur Stadt erhoben.