Archeologické nálezy dokladují první osídlení na území Kosmonos již v době před 7000 lety. Nicméně první písemná zmínka o Kosmonosích se nachází v darovací smlouvě jistého Hrdoně křižáckému řádu johanitů, jež je datována rokem 1186.
Kosmonosy změnily od té doby mnohokrát majitele, až se jím v roce 1650 stal Heřman Černín. A právě rod Černínů přinesl do Kosmonos dobu rozmachu. Humprecht Jan Černín zde zakládá Svobodnou obec řemeslnickou. V Kosmonosích je postaven kostel sv. Kříže, věž Lorety, založena obora a mnohé další stavby.
V roce 1738 prodali Černínové Kosmonosy Hrzánům z Harasova, dalším majitelem se stává hrabě Josef de Bolzo, který zde v roce 1764 zakládá textilní manufakturu a spolu s ní bělidlo a barvírnu u Jizery, kde dodnes stojí továrna na potiskování látek TIBA.
Dalšími majiteli Kosmonos byli v 18. století Mirbachové, posledním urozeným držitelem panství pak baron Klinger.
Dne 26.10.1913 povýšil František Josef I. svým dekretem dosavadní městys Kosmonosy na město.
V období mezi světovými válkami Kosmonosy opět zažívají období hospodářského rozmachu. Jako příklad slouží továrna na traktory Václava Svobody, jež proslavila město po celém Československu.
V době okupace byla v Kosmonosích německá posádka v síle 60 mužů. V koncentračních táborech bylo žalářováno 68 kosmonoských občanů, 11 z nich bylo popraveno nebo umučeno.
Po válce se Kosmonosy spojily s Mladou Boleslaví, což ale nepřineslo očekávaný efekt a tak v roce 1954 došlo k odtržení Kosmonos od Mladé Boleslavi. Administrativně a tentokrát ne zcela dobrovolně byly Kosmonosy opětovně v roce 1974 připojeny k Mladé Boleslavi.
Po znovuobnovení demokratického zřízení v Československu se Kosmonosy na přání svých občanů v roce 1991 opět osamostatnily.