Sultanbeyli’nin tarihi çok eski dönemlere kadar uzanmaktadır. Roma ve Bizans imparatorluğu döneminde, Üsküdar’dan Gebze’ye kadar olan bölgenin Tekfurluk yani mülki idare merkezi olmuştur. Bugün Sultanbeyli ilçesinin sınırları içerisinde bulunan, tarihi Aydos kenti ve kalesiyle, Sultanbeyliği ovası civarındaki yerleşim yerlerinin de dâhil olduğu coğrafi bölge, antik çağ ve sonrasında, kavimler yolu üzerinde önemli bir ara istasyon durumundaydı. Stratejik konumu nedeniyle, ortaçağda ve sonrasında uzun bir süre bu merkez olma niteliğini koruyacaktı. Asya-Anadolu tarafıyla, İstanbul-Avrupa arasındaki ana ulaşım yolu (bugünkü Fatih Bulvarı yani tarihi Bağdat caddesi) bu bölgeden geçtiğinden, bütün askeri ve sivil ulaşım açısından büyük önem taşımaktaydı.

İstanbul ile Anadolu’nun bağlantı yolu üzerinde olması sebebiyle fetihten önce İstanbul’a sefer düzenleyen Türk orduları tarafından öncelikle fethedilmesi gereken bir anahtar konumundaydı. Diğer taraftan Anadolu yönünden savaşa hazırlanan Bizans ordusu bölgede toplanıp konaklıyordu. Bu özelliği fetihten sonra Osmanlı ordusu tarafından kullanılmaya devam etmiştir.

Bu fetih, tekfur kızının kaleyi teslim etmesi nedeniyle kolaylıkla gerçekleşmiş ve bu hadise erken dönem Osmanlı fütuhatı içerisinde müstesna bir yer teşkil etmiştir.  Kale tekfurunun kızı, kale kuşatıldığı günlerde, rüyasında önce İslam peygamberini görme lütfüne erişir. Sonra rüyasında kendisini düştüğü kuyudan kurtaran insanın, Osmanlı akıncılarının başındaki kişi olduğunu fark edince gerçeği kavrar ve onlara bir mektup yazarak kalenin çatışmasız teslimine yardımcı olur. Fetihten sonra da rüyada görmüş olduğu Osmanlı akıncı beyi Gazi Rahman (Abdurrahman Gazi) ile evlenerek Osmanlıların genişleme alanındaki diğer etnik unsurlarla sıhriyet hısımlığı kurmakta gösterdikleri hoşgörülü yaklaşımın bir numunesini göstermiş olacaktır. Bu evlilik gerek Türklerin gerekse Rumların hafızalarında uzun zaman silinmeyen izler bırakmıştır. Bu hadisenin hatıra ve izlerini taşıyan Aydos Kalesinin kalıntıları hala mevcuttur.

Aydos kalesi, İzmit (Nikomedia) şehrinden (ve kalesinden) batıya doğru gidildiğinde, bu aradaki bölge içerisinde en mühim kaleydi. Kervanların yol güvenliği de dâhil olmak üzere, sonraki dönemlerde iç kale haline gelen Aydos kalesinin, İstanbul’un fethiyle birlikte, bu stratejik önemi azalacaktı.

 Abdurrahman Gazi’nin kabri bugün komşumuz Sancaktepe ilçesi sınırları içerisindedir. Ayrıca Söğüt’te Ertuğrul Gazi türbesinin yanında temsili kabri bulunmaktadır.

Sultanbeyli’deki arazilerin büyük kısmına Padişahın kız kardeşi Cemile Sultan malik iken 22 Şubat 1893 tarihinde bu araziler Osmanlı Devletinin Bahriye Nazırı (Denizcilik Bakanı) Hasan Hüsnü Paşaya satılmıştır.

Hasan Hüsnü Paşa vefat edince oğlu Hilmi Bey tarafından malik olduğu bu araziler 10 Haziran 1911 tarihli Bakanlar Kurulunun onayı ile Frans Flipson isimli Belçika uyruklu bir şahsa satılmıştır. Milli Mücadeleden sonra ülkemizdeki birçok batılı işadamı gibi Frans Flipson da İstanbul’dan ayrılmış ve sahip olduğu arazileri satmak istemiştir. Ancak bu arazilerin tapuları ve orman sınırları konusunda çıkan problemler nedeniyle arazilerin satış işlemini gerçekleştirememiştir.

Sultanbeyli arazilerinin bir Musevi şahıs tarafından alınmış olduğu şeklindeki bilginin bir dayanağı bulunmamaktadır. Doğrusu, Ukrayna’da zulüm ve katliama uğrayıp göç eden Yahudilerden bir kısmına da Osmanlı Devletinin sahip çıkarak bunlardan otuz üç aileyi Sultanbeyliği çiftliğinde geçici olarak ikamet ettirmiş olmasıdır. 

O dönemde arazilerin sahibi olan Frans Flipson, Musevileri buraya iskân ettirmek bir yana, bu göçmenlerin bir an önce buradan ayrılmaları için hükümete müracaat etmiştir. Nihayet Birinci dünya savaşı sırasında bu Musevi göçmenler kendi istekleri üzerine Batı Avrupa ve Amerika’ya göç etmişlerdir.

Flipson’un ölümünden sonra varisleri tarafından Sultanbeyli arazileri bugünkü hissedarlara satılmıştır. Ayrıca 1945 yılında Bulgaristan’dan gelen göçmenlerin bir kısmı hükümetçe 7500 dönümlük arazi istimlâk edilerek Sultanbeyli’ye yerleştirilmiştir.
1957 yılında Sultanbeyli köyünün kurulmasına karar verilmiştir. Köyün kurulmasından sonra köy merkezinde rıza-i taksimle düzenli yerleşim merkezi oluşturuldu. Eski Ankara-İstanbul Yolu köyün içinden geçmekte idi. Köyün kurulmasından sonra bazı hissedarlar hisselerini satmaya başladılar. Orman idaresinin Sultanbeyli’ye tahdit koyması ve idare ile hissedarlar arasındaki davanın devam etmesi sebebiyle bu satışların tapu devri yapılamamıştır. Satışlar önceleri gayrimenkul satış vaadi sözleşmesi ile daha sonra Köy İhtiyar Heyetinin tasdik ettiği senetlerle ve en son dönemde de el senetleri ile devam etti.

TEM Otoyolu’nun Köyün içinden geçmesi köyü cazip hale getirdi. 1985-1987 yılları arasında hızlı yapılaşma faaliyetinin neticesinde Sultanbeyli bugünkü haline ulaşmış oldu. 31 Aralık 1987 tarihinde Sultanbeyli köyünde belediye kurulması kararı alındı. Ancak ilk belediye seçimleri 26 Aralık 1989 yılında yapıldı. 1992 yılında da Sultanbeyli ilçe oldu.