Die erste urkundliche Erwähnung von Seelow findet sich in einem Vergleich des Erzbischofs von Magdeburg mit dem Bischof von Lebus aus dem Jahre 1252.
Der Ortsname Seelow hat altslawische Wurzeln. In der Zeit der slawischen Besiedlung bildete sich zwischen dem 10. und 12. Jahrhundert das Land Lebus heraus. Zunächst Teil des polnischen Staates, gehörte die Region später zum Bistum Lebus. Zwischen 1598 und 1808 war Seelow eine Kurfürstliche Mediatstadt. 1624 hatte die Stadt 670 Einwohner. Während des Dreißigjährigen Krieges teilweise menschenleer, erreichte die Einwohnerzahl im Jahre 1714 wieder 824. Von 1816 bis 1950 war Seelow die Kreisstadt des Kreises Lebus.
Im Laufe des 19. Jahrhunderts kam der Begriff Zickenseelow auf. Die Kleinbürger hielten Ziegen als Milchlieferanten, weil diese im Gegensatz zu Kühen steuerfrei waren.
Eine jüdische Gemeinde bestand zwischen 1737 und 1942. 1878 lebten in Seelow etwa 60 Bürger jüdischen Glaubens. 1897 vergrößerte sich der Synagogenbezirk. Trotzdem ließen sich 1930 im Bezirk nur noch 17 Personen nachweisen. Heute sind keine Reste vorhanden, die an jüdisches Leben erinnern.
1817 bis 1819 erfolgte der Straßenausbau nach Müncheberg und Küstrin. Davor verlief die Straßenverbindung von Berlin zur wichtigen Festung Küstrin weiter südlich über Dolgelin, Sachsendorf und Manschnow. 1876 erhielt Seelow einen Bahnanschluss. 1912 kam die Oderbruchbahn nach Wriezen bzw. Fürstenwalde hinzu, die in einem kleinen Abschnitt noch bis 1994 in Betrieb war.
Vom 16. bis 18.4.1945 fand die Schlacht um die Seelower Höhen statt. Dabei wurde der Turm der von Schinkel architektonisch beeinflussten Kirche gesprengt, weil er für die Artillerie der Roten Armee einen Orientierungspunkt darstellte. Das kirchliche Leben war während der Nazizeit von der Bekennenden Kirche geprägt.
An die Schlacht erinnert heute die Gedenkstätte Seelow, naturgemäß mit einem starken Bezug auf die Gefallenen der Roten und der Polnischen Armee. Das Denkmal, siehe Bild, wurde schon 1945 auf Befehl von Marschall Shukow, dem sowjetischen Oberkommandierenden, nach einem Entwurf des Bildhauers Lew Kerbel errichtet. 1946 kam seine Bronzeplastik zur Aufstellung.
1987 hatte Seelow mit 5628 Einwohnern die höchste Einwohnerzahl seiner Geschichte, 2002 waren es immerhin noch 5403 Einwohner, plus etwa 1700 Tagespendler. Ab 1993 ist Seelow die Kreisstadt des Kreises Märkisch-Oderland.