Pierwotna osada nosiła nazwę Pilcza, znajdowała się na wzgórzu, ok. 1 km na wschód od obecnego miasta, i była wspomniana już w 1227 r. Nową Pilicę lokowano w obecnym miejscu w 2 połowie XIV w. Fundatorzy miasta, ród Toporczyków, którzy potem przyjęli nazwisko Pileccy, nadali jej prawa miejskie. Oni też zbudowali zamek w pobliskim Smoleniu.
W 1610 r. kolejny właściciel, Wojciech Padniewski, zbudował w Pilicy zamek-pałac, i przeniósł tu swą siedzibę z zamku w Smoleniu. Jego syn Stanisław w 1611 r. ufundował przy kościele kolegiatę, a kolejna właścicielka Pilicy, Maria z Wesslów Sobieska, żona królewicza Konstantego, w 1746 r. ufundowała kościół i klasztor reformatów.
W XIX w. nastąpił rozwój gospodarczy Pilicy, a w latach 1809-30 była ona nawet siedzibą powiatu. W 1853 r. Chrystian August Moes odbudował zamek-pałac w Pilicy oraz założył zakłady przemysłowe: browar, gorzelnię i młyn parowy, a w niedalekich wsiach, Wierbce - papiernię, i w Sławniowie - fabrykę sukna.
W 2 połowie XIX w. przemysł podupadł; w 1878 Pilica straciła prawa miejskie. Odzyskała je dopiero w 1994 r.