Харманли е сравнително ново селище, възникнало около началото на XVI век и то първоначално като турско селище. В чертите на сегашното Харманли няма останки от стари селища, но в близките му покрайнини се откриват следи от късния неолит и средно-римската епоха. Около 1510 г. тук е бил построен солиден Керван Сарай, около който се заселило турско население, а в близост до него е бил построен държавен харман. По името на построения харман и селището било наименувано Харманли.
Първите писмени известия са твърде оскъдни и са взети най  вече от записките и пътните бележки на европейските пътешественици.
Бурно и ускорено развитие и благоустрояване на града се извършва след 1580 г., когато собственик на харманлийските земи става Сиавюш паша,  везир на империята. Към 1553 г. според пътеписите на Ханс Дерншвам вече живеят тук и българи. Започва бързо развитие на Харманли. През 1833 г. е открито килийно училище, през 1835 г. e построена църквата "Свети Атанасий".
Освобождението на гр. Харманли от турско робство става на 17.01.1878 г., с кратък, но ожесточен бой с местните турски войскови части. След Освобождението се създават занаятчийски, обущарски, коларо-железарски и други работилници, както и акционерни дружества за изкупуване на тютюн. 

Днешният административен център град Харманли възниква около 1510 г. край пътя, свързващ Азия с Европа. Оттогава датират първите писмени сведения за него. Те принадлежат на словенеца Бенедит Курипешич, пребивавал по тези места като преводач на посланическа мисия. Крайпътното местоположение на града е основание за твърдението на писателя Генчо Стоев: "Харманли няма нужда да пътува, защото светът минава през него."

На десния бряг на Харманлийска река (тогава Олудере) сръчни майстори построяват солиден кервансарай.

Бурно и ускорено развитие и благоустрояване на града се извършва след 1580 г., когато собственик на харманлийските земи става Сиавюш паша везир на империята. Към 1553 г. според пътеписите на Ханс Дерншвам тук вече живеят и българи. Започва бързото развитие на града. През 1585 г. за улеснение на пътници, керванджии и харманджии по заповед на турския везир Сивюш паша е построен сводест мост над реката в обичайния за епохата арабски стил. Мраморният надпис на моста гласи: "Светът е един мост, по който минава пътят на царя и бедняка." Гърбавият мост е запазен почти непокътнат и до днес. По това време е изградена и историческата чешма на Извора на белоногата (Ак бълдър чешмеси), на половин час път от моста. Легендата за Гергана, обезсмъртена в прекрасната поема на Петко Р. Славейков, се преплита с друго предание, според което край този извор е загинал в борба с турците боляринът Вълкашин, бащата на легендарния Крали Марко. Макар и обект на краеведски спорове, дори да е само художествена измислица, чешмата е емблема на Харманли.

Друг символ на волята за оцеляване на българската народност в годините на робството е старата църква "Св. Атанасий". Храмът и иконостасът са построени през 1835 г. със средства и дарения на родолюбивото българско население от града и близките села. Преди да построят църквата, през 1833 г. ученолюбивите българи откриват училище в дюкяна на хаджи Лачо.
   През 1834 г. българските общини са натоварени с някои административни, фискални и др. функции. Интерес представлява писаният правилник, наречен "Поучения към кметове, чорбаджии и кехаи", който се явява предтеча на първия Закон за местното самоуправление.

В залеза на робството - през 1870 г., харманлийци основават своето читалище "Братолюбие", преименувано в "Дружба" през 1899 г. И днес то е средище на духовния живот в общината, пазител на възрожденските идеи, сцена за изява на творческите заложби на различни поколения.