Già nominata nel MedioevoUilla oVilla, fu la principale terra del feudo d'Antrona. Dapprima concessa ai vescovi-conti di Novara dall'imperatoreLotario, all'età del Barbarossa (XII secolo) unitamente ad altre plaghe ossolane fu possesso di Guido conte di Biandrate alleato imperiale; dopo laPace di Costanza divenne pertinenza del comune di Novara.
Nel 1332 entrò nel dominio dei Visconti, nuovi signori di Milano; estintosi quel ramo ducale passò aFrancesco Sforza (1450). Dopo il mezzo secolo Sforzesco subentrarono i francesi; prevalsero infine gli imperiali diCarlo V ed ebbe inizio il dominio spagnolo. Ai primi del Settecento il conflitto per la successione spagnola si concluse con il predominio austriaco, sancito a Utrecht nel 1713. Con ilTrattato di Worms anche Villadossola fu concessa ai Savoia, che avevano sostenuto i diritti della sovrana. Alla fine del SettecentoPietro Maria Ceretti, fabbro di Intra, onde sfruttare i minerali ferrosi estratti inValle Antrona, impiantò a Villadossola forni e magli, dando inizio all'insediamento industriale siderurgico in zona. Il breve intermezzo napoleonico favorì il piccolo centro, il cui destino urbanistico fu segnato dalla costruzione della moderna, importante rotabile del Sempione.Dopo la restaurazione decisa a Vienna (1815) Villadossola con tutto l'alto novarese tornò ai Savoia. Tre anni più tardi fu inclusa nella provincia ossolana, successivamente aggregata a quella diPallanza, infine inserita definitivamente nel novarese. Con delibera del Consiglio comunale del 25 ottobre 1862 venne deciso il cambio del nome di "Villa" a quello di "Villadossola", concesso dal re Vittorio Emanuele II con decreto del 14 dicembre 1862.[4] Nel 1888 fu costruita laFerrovia Domodossola-Novara e il borgo ottenne la sua stazione.Nel 1859 i Ceretti fecero sorgere in luogo un altoforno per la produzione di ghisa (4 t al giorno); nel 1871 i vetusti magli vennero sostituiti con un laminatoio idraulico; nel 1892 fu fondata una bulloneria, primo nucleo dellaMetallurgia Ossolana, poiSISMA; anche la Ceretti si potenziò nel 1899 con un nuovo laminatoio azionato elettricamente.
Nel 1928 ha inglobato l'ex comune di Tappia.
L'8 novembre 1943, due mesi dopo l'armistizio ebbe luogo una delle prime insurrezioni contro l'occupazione tedesca e la neonataRepubblica Sociale Italiana. Gli insorti occuparono i punti strategici della cittadina e gli stabilimenti industriali. Dopo alcuni iniziali successi, i nazi-fascisti ebbero il sopravvento. L'episodio venne duramente represso e si ebbero numerose vittime tra i combattenti, i civili colpiti dal bombardamento aereo e i fucilati.
Lo stemma venne scelto nel 1862 in occasione del cambio di denominazione del comune da Villa a Villadossola.[4] Lo stemma e il gonfalone sono stati concessi ufficialmente con decreto del presidente della Repubblica del 20 gennaio 1964.[5]
«D'azzurro, all'abete al naturale, radicato su campagna e attraversato da unbue di rosso; il tutto sormontato da unastella dello stesso, di sei raggi. Ornamenti esteriori da Comune.»
(D.P.R. 20.01.1964)
Il gonfalone è un drappo partito di rosso e di azzurro.
«La fiera popolazione del piccolo centro dell'Ossola insorgeva animosamente contro l'oppressione nazifascista, partecipando con coraggiosa determinazione ed altissima dignità morale alla Resistenza. Oggetto di feroci rappresaglie e barbarie, sorretta da profonda fede negli ideali di libertà, di democrazia e di giustizia sociale, sopportava la perdita di un numero elevato dei suoi figli migliori, dando luminoso esempio di eccezionale abnegazione, di incrollabile fermezza e spirito patriottico. 1943 - 1944 Villadossola (VB)» — 23 aprile 2007[6]
«Mentre ancora incerta era per molti italiani la via da seguire per ridare onore ed indipendenza alla Patria, Villadossola vide nell'insurrezione popolare l'unico mezzo per raggiungere la libertà. Col sangue dei suoi figli migliori, immolatisi in un generoso gesto di rivolta, acquistava il diritto alla riconoscenza ed all'ammirazione del Popolo italiano e della Resistenza Novarese.»
Nel 2009 Villadossola è stata insignita del titolo di città, ottavo comune del Verbano-Cusio-Ossola a ricevere tale titolo. Per l'occasione, all'ingresso della città è stato apposto un nuovo cartello che ricorda anche ilgemellaggio conMercato Saraceno (1º maggio 2010).
Lachiesa di San Bartolomeo è uno deimonumenti romanici più importanti dell'Ossola. La primitiva struttura del IX secolo, nonostante l'ampliamento seicentesco, è ben riconoscibile nell'edificio attuale a tre navate. Ha struttura apianta basilicale eabside semicircolare, impreziosita all'esterno da finestre, archetti elesene. L'interno presenta pregevoli affreschi e intagli in legno. Il campanile, di età romanica, è a sette piani con monofore, bifore e trifore.
La vecchia parrocchiale della Noga, dedicata allaVergine del Rosario, è un elegante edificio seicentesco. Edificata dal 1663, conserva in fondo al presbiterio una tela conIl martirio di san Bartolomeo (1741) e alcuni affreschi in volta e due tondi (Maria Maddalena e Resurrezione di Lazzaro) diBernardino Peretti (1876).
A sud del centro abitato si trovano i ruderi dell'oratorio di San Maurizio, romanico, risalente all'XI secolo. Il campaniletto, staccato, è di poco posteriore alla primitiva costruzione e molto deteriorato. aveva aula rettangolare e abside semicircolare (poi squadrata in una ristrutturazione dopo la pestilenza del 1630).
In passato importante centro industriale, specie nella siderurgia (con laSISMA) e nell'industria chimica (dapprima con laSocietà elettrochimica del Toce e poi con laRhodiatoce), ha risentito della generale crisi industriale del territorio ossolano e molte fabbriche sono state adibite a uso diverso, come nel caso del teatro cittadino, denominato "La Fabbrica" e ritenuto per grandezza e qualità degli spettacoli il maggior teatro provinciale, o hanno smesso la loro attività.
L'impronta industriale della cittadina è dimostrata dalla presenza, nella zona settentrionale del comune, di un intero quartiere, il "Villaggio SISMA", una volta riservato alle famiglie degli operai impiegati nell'industria. Oggi Villadossola è un centro la cui economia si basa sul terziario e solo in minor maniera sull'industria. Dalla cittadina si incunea tra le montagne la pittorescavalle Antrona, attraversata dal torrenteOvesca.
Da svariati anni è attiva la società sportiva Auxilium Villadossola. Sia il settore giovanile sia la prima squadra femminile partecipa ai campionati provinciali e regionali delCentro Sportivo Italiano.