Впервые упоминается 16 декабря 1388 г. в присяжном листе Новгород-Северского князя Дмитрия Ольгердовича Корибута великому князю Великого княжества Литовского Ягайлу. С 1413 г. — в Виленском воеводстве Великого княжества Литовского. В XV в. при слиянии реки Молодечанки с Ушой построен Молодечненский замок. В восточной его части стояли каменный дворец, деревянные хозяйственные и жилые строения. В 1867—1871 гг. построена кирпичная Покровская церковь. Как частновладельческий двор и город принадлежало Заславским, Мстиславским, Сонгушкам, Рогозам, Радзивиллам, Огинским, Тышкевичам. Город неоднократно опустошался во время набегов иноземцев (1511, 1519, 1533) и в Ливонскую войну (1567).

В Молодечно в 1567 г. проходили предварительные переговоры представителей Великого княжества Литовского и Польши об условиях Люблинской унии 1569 г. До XVII в. город имел около 3 тысяч жителей и входил в число 20 крупнейших городов Беларуси. В Северную войну 1700—1721 гг. захвачен шведскими войсками (1708). В 1757 г. получил привилей на торговлю. С 1793 г. — в составе Российской империи, местечко, волостной центр Вилейского уезда. До 1840 г. — в Минской, затем Виленской губерниях. В Отечественную войну 1812 г. на реке Уша, около города, разгромлен арьергард французских войск маршала Виктора, который отступал на запад после поражения на Березине.

В 1811 г. во дворце Огинских было открыто шляхетское пятиклассное уездное училище. После Отечественной войны 1812 г. училище перевели в здание бывшего монастыря, на его основе в 1832 г. открыта прогимназия, которая действовала до 1857 г. В 1864 г. открыта молодеч-ненская учительская семинария, переведенная в 1920 г. в Смоленск. В 1873 г. через Молодечно проложена Либаво-Роменская железная дорога, что способствовало экономическому росту города. В 1898 г. начали работать ректификационный завод, несколько мелких предприятий по переработке местного сырья. В начале XX в. в Молодечно проживало 2 393 жителя, действовало 6 предприятий. В 1-ю Мировую войну город оказался в прифронтовой полосе. Здесь дислоцировались части 10-й армии, размещался ее штаб, издавалась армейская газета.

В 1921 —1939 гг. Молодечно в составе Польши. После воссоединения Западной Беларуси с БССР с 15 января 1940 г. — районный центр Вилейской области.

В Великую Отечественную войну в оккупированном Молодечно немецко-фашистские захватчики создали лагерь смерти и уничтожили в концентрационном лагере более 34 тысяч человек. На территории района действовали подпольные райкомы КП(б)Б и ЛКСМБ. Партизанские бригады "За Родину", "За Советскую Беларусь", им. C.М. Буденного, 2-я им. Суворова, им. Фрунзе "Штурмовая", отряды им. Ко-товского, "Мститель", партизанская спецгруппа "Уничтожитель". Молодечно сегодня — крупный промышленный, культурный, научный и спортивный центр Республики Беларусь. Город расположен в 72 км от Минска на пересечении железных дорог Минск—Вильнюс, Гродно—Москва. В нем проживает около 100 тысяч человек.

Промышленность представлена следующими предприятиями: станкостроительный завод, завод "Электромодуль", завод металлоконструкций, железобетонных изделий, порошковой металлургии и технического оснащения, фабрика музыкальных инструментов, мебельная фабрика.

В Молодечно расположены Минские областные драматический и кукольный театры, хорошо известен симфонический оркестр Молодечненского музыкального училища. Местный стадион является местом проведения республиканских и международных соревнований.

Сохранились памятники архитектуры: здание бывшей учительской семинарии (1762), Покровская церковь (1867 —1871), здание железнодорожного вокзала (1907); костел в д. Красное (1912), церковь в честь Святой Троицы (1809), часовня (начало XX в.), церковь (д. Марково, конец XVIII в. — П-я половина XIX в.); костел в г. п. Радошковичи (середина XIX в.).

Молодечненский район знаменит и мемориальным заповедником "Вязынка", созданным на родине народного поэта Беларуси Янки Купалы в д. Вязынка. Сохранилась хата, в которой родился классик белорусской литературы.