Najstarsze wzmianki dotyczące Radzionkowa pochodzą z lat 1326-1357. Są to przechowywane w Watykanie listy opłat podatku zwanego "świętopietrze". Płynie stąd wniosek, że Radzionków jako osada powstał co najmniej kilkadziesiąt lat wcześniej. Ok. 1430 roku osada została ograbiona i spalona przez Husytów. Po owym najeździe prawdopodobnie zbudowano stary kościół istniejący do końca XIX wieku. W okresie reformacji Radzionków przeszedł w ręce protestanckiego dziedzica Hornig de Horna (1540) i w myśl zasady "czyja władza tego religia" (cuius regio, eius religio) kościół został oddany pastorowi (do ok. połowy XVII wieku), a część mieszkańców przyjęła nowe wyznanie. W czasie wojny trzydziestoletniej przez okolice osady 5 razy przeciągnęły wojska czego efektem było jej spustoszenie: z 37 istniejących gospodarstw aż 10 utraciło właściciela i nie odnaleziono żadnych spadkobierców. Ziemie należące do tych gospodarstw przejął tutejszy dziedzic.

W początkach XVIII wieku w Radzionkowie stacjonowały wojska austriackie – kirasjerzy pułków Hamilton, Badenio, Schuben. Część żołnierzy zawarła związki małżeńskie osiedlając się tutaj na stałe. W wyniku wojen śląskich Radzionków znalazł się pod panowaniem pruskim. Wielu mieszkańców osady w pruskim mundurze walczyło w wojnach napoleońskich.

Z przełomem wieku XVIII i XIX związany jest rozwój osady spowodowany polityką pruską zmierzającą do zaludnienia Śląska i do rozwoju przemysłu w oparciu o kopaliny tu występujące. W 1815 roku na tym terenie funkcjonowały 24 niewielkie kopalnie galmanu, oraz kilka pieców hutniczych. W 1871 roku dziedzic radzionkowski Henckel von Donnersmarck założył istniejącą do niedawna kopalnię węgla kamiennego, kopalnia zaczęła wydobywać węgiel od 1874 roku, lecz dziś jest już zamknięta. W 1884 roku Donnersmarck w pobliżu kopalni założył hutę cynku "Łazarz", która produkowała także kwas siarkowy i solny. W tym samym mniej więcej czasie zaczęły powstawać kamieniołomy wydobywające surowiec do wapienników – największy był kamieniołom "Maciej" na Księżej Górze, mający połączenie kolejką z wapiennikami w Szarleju. Z rozwojem przemysłu związane było powstanie kolei żelaznych (1870) i dwóch stacji kolejowych, poczty (1882), wodociągu (1904) oraz elektryfikacja osady (1908).

W okresie "Kulturkampfu" mieszkańcy silnie związali się z ruchem katolickim, reprezentowanym przez partię Centrum: np. w wyborach do sejmu Rzeszy w 1877 roku zdecydowanie wygrał kandydat Centrum Radziwiłł otrzymując 364 głosy, zaś liberał Richter zaledwie 99 głosów, w wyborach do sejmu pruskiego w 1882 r. zdecydowanie wygrał mieszkaniec Radzionkowa Paweł Letocha. W tym samym czasie powstała tutaj pierwsza czytelnia polska, wzrastała także liczba abonentów gazet w tym polskich: "Katolika" i "Gazety Górnośląskiej". Od 1885 roku zaczął wystawiać przedstawienia teatr amatorski, w 1899 powstała spółka pod nazwą "Kasa oszczędności i pożyczek", oraz straż pożarna, towarzystwa sportowe i gimnastyczne i chór "Harfa". Istniejący do dziś kościół wybudowany został w 1875 roku z pieniędzy parafian oraz hrabiego Hugona Henckla Donnersmarcka.

W wyniku podziału Śląska po I wojnie światowej Radzionków w 1922 znalazł się w granicach państwa polskiego, sporo mieszkańców brało udział w powstaniach śląskich (1919, 1920, 1921), a w plebiscycie w marcu 1920 roku większość mieszkańców głosowała za Polską – 4778 a za Niemcami – 862 głosy. Sprawy narodowe nie stanowiły jednak większego problemu: na porządku dziennym były mieszane polsko-niemieckie małżeństwa, dobrymi przyjaciółmi byli ci, którzy uważali się za Polaków z tymi którzy uważali się za Niemców. W czasie drugiej wojny Radzionków znalazł się w granicach III Rzeszy, i wielu mieszkańców walczyło w Wehrmachcie na wszystkich frontach. Równocześnie ci, którzy walczyli w Powstaniach Śląskich trafiali do obozów koncentracyjnych, gdzie zginęło 43 mieszkańców, a dwóch (Kużaj, Szymała) stracono publicznie za działalność konspiracyjną. Rosjanie z kolei pięciu mieszkańców zamordowali w Katyniu i Twerze w 1940 (policjanci i wojskowi). W 1945 rosyjscy żołnierze bez skrupułów zamordowali na ulicach miejscowości trzy osoby. Po wojnie władze polskie zmusiły do opuszczenia kraju tych mieszkańców, których uznano za Niemców (m.in proboszcza ks. Józefa Knosałę), wiązało się to z równoczesnym rabunkiem całego mienia, który przechodził na rzecz polskiej władzy komunistycznej, wielu mężczyzn wywieziono do kopalń Donbasu. W 1951 roku Radzionków uzyskał prawa miejskie – nastąpiła wtedy szybka urbanizacja: wybudowano Dom Kultury, basen wraz z obiektami rekreacyjnymi oraz powstało Liceum Ogólnokształcące będące do dziś najpoważniejszą placówką edukacyjną gminy.

W 1975 roku Radzionków został włączony do Bytomia jako peryferyjna dzielnica. Z dniem 1 stycznia 1998 ponownie powstała samodzielna gmina miejska Radzionków.