Em três de outubro de 1832, foi criado o município de Barra Mansa. Parte considerável de Volta Redonda pertencia às suas terras. Por volta de 1860, foi criado o primeiro núcleo urbano, chamado ‘Arraial de Santo Antônio da Volta Redonda’, no atual bairro histórico de Niterói. Em 1864, foi construída uma ponte de madeira sobre o Rio Paraíba do Sul, o que permitiu o escoamento da produção cafeeira das fazendas da margem direita do rio através do porto, que se localizava na margem esquerda. O porto permitia o comércio fluvial até a cidade de Barra do Piraí.
As primeiras aspirações de autonomia do lugarejo surgem em 1874, quando os moradores pleitearam a elevação do povoado à categoria de freguesia, sendo que, em 1926, Volta Redonda conseguiu o seu estabelecimento definitivo como oitavo distrito de Barra Mansa. As fazendas de café da região foram sendo gradualmente substituídas por fazendas de gado leiteiro quando do declínio da produção cafeeira após a abolição da escravatura, em 1888.
O nome foi escolhido por causa da curva fechada, quase redonda, que o Rio Paraíba do Sul faz em determinado ponto da cidade. Ainda hoje a bandeira do município relembra esta história. A frase em latim ‘Flumen Fulmini Flexit’, significa ‘o rio ante o raio dobrou-se’, uma referência a uma lenda indígena que tentava explicar a origem da geografia peculiar do rio.
Somente em 1954 a cidade conseguiu sua emancipação, tempos depois de ter sido escolhida para a instalação da Companhia Siderúrgica Nacional, criada pelo então presidente Getúlio Vargas, em 1941.
Na época, Vargas contou com o apoio dos norte-americanos na construção da imponente indústria do aço. E aos poucos os primeiros trabalhadores foram chegando. Apelidados de arigós, eles ficavam abrigados em barracas armadas nos altos dos morros, enquanto eram construídas as casas dos funcionários.
Em 17 de julho de 1954, a ‘Cidade do Aço’ se emancipou de Barra Mansa.
No entorno da siderúrgica, foi-se erguendo (na margem direita do Rio Paraíba) a vila operária, chamada então de ‘Cidade Nova’, que só passaria à administração municipal em 1968 e que possuía melhor infraestrutura urbana e de serviços públicos que o restante do município, também chamado de ‘Cidade Velha’ ou ‘Cidade Livre’. Até essa data, a prefeitura da cidade somente administrava a área correspondente à margem esquerda e alguns poucos bairros situados na margem direita, que ainda careciam de vários serviços básicos.
Em 1973, a cidade foi declarada pelo governo federal ‘área de segurança nacional’, situação que perdurou até 1985 e que impossibilitou a população de eleger o prefeito do município, sendo este indicado pelo presidente da República. Na década de 1980, várias greves na Companhia Siderúrgica Nacional (que contava com mais de 30 000 empregados diretos e indiretos na própria empresa e em outras coligadas, somente em Volta Redonda) agitaram o meio político e social do município, culminando, durante a Greve de 1988, com a morte de três operários no interior de sua usina por militares do Exército, o que foi acompanhado de grande mobilização popular.
Em 1993, com a privatização da siderúrgica, a cidade enfrentou redução no crescimento populacional e graves problemas econômicos, que só foram contornados com a intervenção do poder público e com a reorientação da economia municipal para o comércio e a prestação de serviços, sendo, atualmente, a mais forte nesses quesitos no Sul Fluminense.
A partir de meados da década de 1990, diversas obras de urbanização, remodelação do mobiliário urbano, bem como outras de engenharia de grande porte (viadutos, reforma do Estádio Municipal, praças, escolas, ginásios) deram nova feição à cidade, tida hoje como a de melhor qualidade de vida no interior do estado do Rio, segundo pesquisa feita pela Universidade Federal Fluminense.
No finalzinho da década de 50, a cidade ainda ganhou o primeiro cinema. Batizado com a data da criação da CSN, 9 de abril, o espaço com 1500 lugares, até hoje, ainda é uma das maiores salas de projeção em toda a América Latina.
Toda essa história está guardada no Museu da Memória do Trabalhador e também no subsolo do prédio da prefeitura. São mais de 20 mil fotos e negativos que registram detalhes, desde os tempos de vilarejo, antes da emancipação.
Sua população estimada em 2017 era de 265 201 habitantes e a área é de 182,483 km², o que a torna a maior cidade do Sul Fluminense e a terceira maior do interior do estado. Uma pesquisa do IBGE, divulgada em 2013, classificou Volta Redonda como a segunda cidade com a maior vocação poluidora do estado, ficando atrás somente da capital, Rio de Janeiro.