A cidade foi fundada por famílias que fugiam da guerra contra os holandeses no século XVII e ao redor da Fazenda Caiçara, surgida em 1726, fundada por Antônio Rodrigues Magalhães. Uma fazenda que convergia com as rotas das boiadas na época da carne de charque.
Nas terras da Fazenda Caiçara foi em 1756 edificada a Matriz da Caiçara e ao redor desta aglutinou-se um povoado. Depois foi construída a Igreja do Rosário e do Bom Parto, e ao redor destas surgiram moradias.
Destas iniciativas surgiram a povoação chamada Caiçara, até quando esta foi elevada à categoria de vila em 1773 com a denominação de Vila Distinta e Real de Sobral e recebeu foros de cidade em 1841.
Foi um dos centros abolicionistas do Ceará desde 1871. Quando foi proclamada a libertação dos escravos em 1888, a cidade já não tinha nenhuma pessoa escravizada desde 2 de janeiro de 1884, tendo sido a 23ª cidade do Ceará a aderir ao movimento abolicionista.
Há cerca de cinqüenta anos, a cidade tornou-se o mais importante pólo comercial do norte do estado. Na segunda metade do século XIX o desenvolvimento de Sobral chegou a superar o de Fortaleza, sendo assim nesta epóca a mais importante cidade do Ceará junto com as cidades de Icó e Aracati.
Em 1919, Sobral, junto com a Ilha do Príncipe em São Tomé e Príncipe, foi o palco de uma importante confirmação da física.[7] A Expedição Britânica do Eclipse Solar, liderada por Arthur Stanley Eddington se deslocou para os dois lugares a fim de comprovar (graças ao eclipse) a distorção que a luz sofre ao chegar no Planeta Terra. Com tal confirmação, Albert Einstein pôde comprovar sua Teoria da Relatividade. No dia do eclipse a Ilha do Príncipe apresentou mau tempo o que prejudicou e muito o trabalho. O céu estava bastante nublado, fazendo com que apenas duas das várias fotografias efetuadas apresentassem imagens de estrelas. Já em Sobral as condições meteorológicas foram muito melhores. Aqui foram obtidas sete boas imagens do fenômeno.Como lembrança de tal fato, foi construído na praça da Igreja de Nossa Senhora do Patrocínio, um monumento e posteriormente um museu, chamado de Museu do Eclipse, que homenageia a cidade e os físicos e astrônomos que participaram da descoberta.
