На території Сокаля виявлено археологічні знахідки з доби мезоліту, неоліту й бронзи, ранньої і княжої, грецькі, кельтські. Сокаль вперше згадується у документах 1098 року як Всеволож. Перша згадка під сучасною назвою датована 1377 роком як одне із міст Белзького князівства. У 1424 році дістав магдебурзьке право — надане Земовитом Белзьким; з 1462 року Сокаль — повітове місто Белзького воєводства Польщі. Починаючи з 1499 року Сокаль зазнавав спустошливих набігів татар. 2 серпня 1519 року неподалік міста відбулась Би́тва під Со́калем між татарською ордою та польсько-литовсько-руським військом під проводом князя Костянтина Острозького, великого гетьмана Литовського. Перемогу в битві здобули татари. Після того, як 1519 місто було спалене татарами, його 1524 з ініціативи сокальського старости А. Тенчинського перенесли з лівого берега Західного Бугу на правий (це зробили і з огляду на те, що розташоване на лівому низькому березі місто страждало від повеней; є відомості, що переселення сокальців почалося 1517 року). У місті було 7 ремісничих цехів. Сокаль був пунктом, де товари перевантажували з возів на судна (саме тут Західний Буг ставав судноплавним), тут діяла державна митниця.
Після 1-го поділу Речі Посполитої 1772 року відійшов до Австрії (з 1867 року Австро-Угорщина). На початку 19 століття було розплановано новий центр міста за межами колишніх міських укріплень, а Старе місто перетворилося на район, заселений переважно євреями. У 1870-х роках прокладено шосе, яке з’єднало місто зі Львовом, 1884 — збудовано залізницю від Рави-Руської. У 1880-х роках у місті почали з’являтися промислові підприємства. На 1891 Сокаль входив до 30-ти найбільших міст Галичини, маючи 8 тис. мешканців. Протягом 1897—1905 у місті відкрив адвокатську канцелярію Євген Петрушевич (майбутній президент ЗУНР), з ініціативи якого було засновано ряд українських культурно-освітніх організацій, зокрема філію Львівського товариства «Просвіта» (1898).
Під час Першої світової війни з 13 серпня 1914 до липня 1915 зайнятий російськими військами. Після розпаду Австро-Угорщини (1918) — у складі Західноукраїнської Народної Республіки. У лютому 1919 року бої І корпусу Української Галицької Армії з поляками, влітку 1919 року Сокаль зайняло польське військо. З 1919 по 1939 належав Польщі, повітове місто Львівського воєводства. У 1930-х роках існував етнографічний музей «Сокальщина», експонати якого в більшості придбав адвокат д-р Богдан Чайковський в роках 1936—1939 (у 1941 році закатований більшовиками у Бригідках). Оскільки встановлений у 1939 році кордон між СРСР і Німеччиною пройшов по річці Західний Буг, лівобережна частина міста опинилася в Генеральній губернії та була перетворена на окремий населений пункт Забужжя (у повоєнний час поділений на Забужжя і Жвирку, які до 1951 перебували у складі Польщі, а згодом були приєднані до СРСР).
У період гітлерівської окупації (22 червня 1941 — 19 липня 1944) Сокаль був у складі Генеральної губернії. У цей час була знищена єврейська громада і зруйновані єврейські квартали (Старе місто; нині Міський парк).
В Сокалі до 1951 року перебувала чудотворна ікона Сокальської Богоматері.
Від 1960-х рр. місто стає одним із центрів хімічної промисловості, що дало мешканцям роботу, та водночас завдало містові екологічної шкоди.
Музей «Людина. Земля. Всесвіт» створено в 1985 зусиллям подружжя Анатолія та Наталії Покотюків.
Навесні 1989 р. в Сокалі виникли перші осередки Товариства української мови ім Т. Шевченка, яке стало домінантою національно-духовного відродження на Сокальщині. Його очолив учитель СШ № 1 Микола Пшевлоцький; було утворено комітет зі спорудження пам’ятника Кобзареві на чолі з директором СШ № 3 Іваном Тимошиком У серпні 1989 з ініціативи багатолітнього в’язня мордовських таборів Романа Семенюка в Сокалі створено осередок Гельсінської спілки. Третього вересня 1989 року центральними вулицями міста пройшли колони людей, вперше із синьо-жовтими прапорами, з нагоди відновлення могил воїнів УГА.
