Впервые упоминается в 1433 г. как город в Великом княжестве Литовском. Толочин первоначально входил в состав Друцкого княжества, а с середины XVI в. — в Оршанский повет. Принадлежал друцким князьям и их наследникам, с начала XVII в. — канцлеру Великого княжества Литовского Льву Ивановичу Сапеге, который в 1604 г. основал здесь костел, открыл школу и больницу. В русско-литовскую войну 1507 —1508 гг., русско-польскую войну 1654— 1667 гг. и другие войны Средневековья местечко неоднократно разрушалось. В 1621 г. в Толочине насчитывалось 314 домов. С середины XVIII в. Толочин — торговое местечко, в котором позднее ежегодно проводились 3 ярмарки. В 1769 г. магнаты Сангушки основали базылианский монастырь, в состав которого вошел монументальный храм, построенный на месте старого костела. В 1796 г. костел был преобразован в униатскую церковь, которая с 1804 г. — православная Свято-Покровская церковь. Храм сохранился до наших дней и является уникальным шедевром искусства и памятником архитектуры позднего барокко. В результате 1-го раздела Речи Посполитой (1772) восточная часть Толочина вошла в состав Российской империи (с 1782 имел статус города, с 1783 — местечка) и стал называться Старый или Русский Толочин (пограничный и таможенный пункт). А западная, что находилась на реке Друть, — Заречный или Новый Толочин, до 1793 г. входила в состав Речи Посполитой.

Старый Толочин — центр Старотолочинской волости Копыльского, с 1861 г. — Оршанского уездов. Новый Толочин — центр Заречнотолочинской волости Сенненского уезда Могилевской губернии. В июле и ноябре 1812 г. в Толочине останавливался Наполеон. Во время войны 1812 г. Толочин разрушен, сожжены 2 костела, почтовый двор, 30 магазинов и торговых лавок, 56 крестьянских дворов. Русские войска взяли в плен 600 солдат французской армии. Во время отступления французов на основании приказа Наполеона в Толочине сожжен флаг "Великой армии".

В 1897 г. в местечке 2 614 жителей. В начале XX в. в Толочине работали 2 кожевенных, кирпичный, пивоваренный заводы, мельница, школа, 2 народных училища.

С 1920 г. — в составе Витебской губернии РСФСР. С 17 июня 1924 г. Толочин — центр района в составе Оршанского округа, с 1938 г. — в Витебской области. С 27 сентября 1938 г. — городской поселок. Во время оккупации в Великую Отечественную войну в Толочине и районе погибло 9 521 человек, поселок был разграблен и сожжен. После Великой Отечественной войны Толочин отстроен.

22 июня 1955 г. присвоен статус города. Сегодня в Толочине проживает более 10 тысяч человек. Здесь работают крахмальный, маслосыродельный заводы, льнозавод, комбинаты кооперативной промышленности и бытового обслуживания, текстильная фабрика, лесхоз, 6 строительных организаций, в т. ч. 3 дорожные.

Действуют Свято-Покровская церковь и костел святого Антония. Достопримечательностью города является парк культуры и отдыха, который был заложен в конце XIX в. Парк площадного типа, является ценным памятником садово-паркового искусства.

Путеводитель по городам и районным центрам Республики Беларусь. Минск, "Харвест", 2004.

Ближайшие города: Круглое, Крупки, Сенно, Белыничи, Орша.