Prvi tragovi postojanja prahistorijskih naseobina na ovim prostorima javljaju se preko nosioca vučedolsko-slavonske kulture u bakrenom dobu (eneolita), pa preko starijeg bronzanog i željeznog doba. Prvi poznati stanovnici doline rijeke Sane u željeznom dobu bili su pripadnici ilirskog plemena Mezeja. U rimskom periodu grad ulazi u sastav rimske provincije Dalmacija. U toku seobe naroda od IV do VII stoljeća preko ovih prostora protutnjala su hunska, germanska, avarska, slavenska i mnoga druga plemena, ostavljajući za sobom razorene i spaljene gradove i utvrde. Slavenska bezimena plemena trajno naseljavaju ovo područje, formirajući svoje župe i šire oblasti.

Ključ se u historijskim izvorima prvi put spominje u povelji bosanskog bana Stjepana II Kotromanića 1322. godine, kojom ban potvrđuje ključkom knezu posjede njegovog djeda. Ključ je ipak mnogo stariji, jer na njegovom području su pronađeni ostaci rimskih objekata.

Prve temelje udarili su mu stari Rimljani u toku prvog stoljeća naše ere. U toku slavenskog srednjeg vijeka nastaje vojni dio dvora gospodara i tzv. «ključko podgrađe» , s tim sto Osmanlije zaokružuju kompleks grada sa gradnjom svojih utvrda sa avlijama pod nazivom tabori.

Stari grad Ključ i njegovi gospodari igrali su značajnu ulogu u historiji srednjovjekovne bosanske države. Drevni grad Ključ sastoji se od tri različita arhitektonska kompleksa i to : rimskog, srednjovjekovnog slovenskog i osmanlijskog dijela. Rađen je u romanskom, gotičkom i orijentalnom stilu.

Stari grad Ključ spadao je u najstarije i najbolje utvrđene gradove srednjovjekovne Bosanske države. To je impozantan grad sa čijih se bedema širi vidik na sve strane sanske doline. Ključkog podgrađe je predstavljalo kulturni, vjerski i zanatsko-trgovački centar.

Posljednji bosanski kralj Stjepan Tomašević bježeci ispred Osmanlijske ekspanzije u Bosni, potražio je utočiste u tvrdom gradu Ključu 1463. godine. Poslije bitke ispod Starog grada kralj se na dana obećanja predao Osmanlijama. Oni su ga , međutim, odveli u Jajce gdje su ga i pogubili. Tako je historija srednjovjekovne bosanske države završena upravo u Ključu predajom posljednjem bosanskog kralja.

Za vrijeme Kraljevine SHS Ključ je ušao u sastav banovine Hrvatske. U periodu između dva svjetska rata dobio je električnu rasvjetu, sokolski dom i drugu pravoslavnu crkvu koja je sačuvana do današnjih dana. U toku Drugog svjetskog rata grad je potpuno razoren i spaljen, uz velike ljudske žrtve iz redova svih naroda.

Od 1945. do 1991. godine tekao je proces obnove i izgradnje privrednih kapaciteta, vanprivrednih objekata, željeznica i mostova. U ovom periodu izgrađen je novi grad, obnovljena su sela i stvoreni uslovi za normalan život.
U periodu rata 1992-1995. godine Ključ je opet razaran i uništavan, a u stravičnim zločinima stradao je i veliki broj muslimanskog stanovništva.
Simbol stradanja građana Ključa je masovna grobnica «Lanište» i «Crvena zemlja» , gdje su postavljene spomen-ploče.