Byen Sorø blev grundlagt af Christian 4. i 1623 for at skaffe boliger til professorerne ved det akademi, som kongen havde oprettet samme år. Den ideale plan for en renæssanceby med lige gader, der skærer hinanden vinkelret, og et passende torv blev dog kun realiseret til en vis grad. For at den nye og noget kunstige by kunne lokke flere borgere til, især købmænd og håndværkere, fik byen købstadsrettigheder d. 27. april 1638. Det hjalp, men indbyggertallet lå dog ret fast på et sted mellem 500 og 600 indtil ca. år 1800. Oplandshandelen var begrænset.
Til værn mod bl.a. røvere anlagdes efter 1654 en byvold, og ved hovedgadens nordende opførtes omkring 1730 en byport; begge dele er væk i dag. I 1798 blev byen administrativt center for Sorø Amt.
Byens historiske afhængighed af Sorø Akademi viste sig meget symbolsk ved, at bystyret længe klarede sig med et lokale i en af akademiets bygninger. Først i 1845 fik byen sit eget rådhus ved torvet. Efter dets brand i 1879 opførtes et nyt og større rådhus i nygotisk stil. Jernbanens komme til byen i 1856 med forbindelse til København og Korsør betød en udvikling, som nødvendiggjorde udvidelser af byen, først ud mod jernbanestationen, senere langs med indfaldsvejen til byen nordfra, hvilket skete på bekostning af jorder i Sorø Landsogn. Indbyggertallet steg efterhånden; hvor der i 1855 var 1.033 indbyggere, lå tallet i 1901 på 2.241. Byen blev desuden udbygget mod nordøst, hvor Sorø Bystation og posthus blev placeret i 1903. Lige øst for bymidten i kvarteret omkring Saxogade opstod i 1880’erne et nyt arbejderkvarter. Næste udvidelse mod øst gav plads til Sorø Husholdningsskole fra 1897 og Sorø Alderdomshjem fra 1928. I 1909 blev Sorøegnens Andelssvineslagteri indviet.
I mellemkrigstiden blomstrede forretningslivet i byen. Både købmænd, tøjhandlende og hoteller osv. havde god søgning, hvad der dog kun i få tilfælde afspejlede sig i nyt og mere prangende byggeri langs hovedgaden, mens velfærdssamfundet efter 2. Verdenskrig kun medførte en enkelt betonbygning (Storgade 22). På den anden side blev det gamle arbejderkvarter ved Søndergade saneret meget hårdt frem til 1970’erne til fordel for moderne rødstensblokke. I 1963 forlod byrådet residensen i det gamle rådhus for at afholde sine møder i administrationsbygningen på Rådhusvej. Befolkningstallet fortsatte med at stige fra 4.881 i 1921 til 7.005 i 1950.
I forbindelse med Kommunalreformen i 1970 blev Sorø administrativt center for det nyoprettede Vestsjællands Amt; ved dets nedlæggelse i 2007 blev byen sæde for Region Sjælland. I 2006 lå befolkningstallet på 7.398.
