La historia de Puerto Lumbreras se remonta a la prehistoria, como así demuestran las evidencias halladas en la zona de la cultura argárica, vestigios también encontrados en otros puntos de las provincias de Almería, Albacete, Jaén y Murcia. Su ubicación en medio de la Rambla de Nogalte, como punto estratégico gracias a los recursos hídricos proporcionados, contribuyó en gran medida a la ocupación del sitio.
Los trabajos arqueológicos confirman una alta densidad poblacional ya en la Edad de Bronce (entre 1800 y 1100 a. C.) localizándose yacimientos en el Barranco de la Peñas Blancas, Cerro de las Viudicas, Cabezo del Asno, Cañada del Alba, Peñas de Béjar y Cerro de la Cruz, todos ellos situados en los barrancos y las cimas de las montañas que bordean el Valle del Guadalentín.
Pese a haber estado muy poblado durante la prehistoria, durante la época romana la zona quedó prácticamente despoblada, probablemente por su lejanía de la Vía Augusta, que unía Vélez-Rubio con Lorca. No obstante, hay ciertas evidencia de que Puerto Lumbreras fue testigo de batallas entre cartagineses y romanos.
En el siglo VIII, los árabes utilizaron como base la arquitectura de los romanos, modificando y recuperando gran parte de la infraestructura. En esta época se construyeron algunas nuevas obras, como por ejemplo asentamientos en lugares aislados que sirvieron como granjas, y que tras su desarrollo se convirtieron en los núcleos de población actuales.
Estos nuevos asentamientos musulmanes podía ser medinas o
Hisn. Estos últimos eran castillos con tareas militares, comerciales y administrativas que cumplieron un rol protagonista frente al reino cristiano en las fronteras.
Destaca el Alcázar de Puerto Lumbreras, ubicado en la cima del Cerro del Castillejo dominando el paisaje sobre la Rambla de Nogalte y la Sierra de Enmedio. Se trata de un castillo que, junto a la fortaleza de Tirieza en Lorca, resguardaban los límites del reino de Granada y constituían la segunda barrera defensiva tras las fortificaciones de Xiquena y Los Vélez.
El castillo poseía 7 torres defensivas comunicadas por una puerta del tipo triacodada, un sistema de construcción basado en técnicas de los siglos XII y XIII de
Al-Ándalus. De algunas de las torres aún se mantienen paños de más de 5 metros de altura.
Tras la reconquista cristiana, las tropas aragonesas y castellanas realizaron la distribución del territorio ocupado a través de la firma del Tratado de Almizra. La Corona de Castilla se apropió de lo correspondiente al reino de Murcia y el Castillo de Lorca fue ocupado por las tropas de Alfonso X cuando aún era príncipe. Simultáneamente, los musulmanes abandonaron el Castillo de Nogalte y se trasladaron a tierra nazarí en Granada.
En el año 1392 se produjo una de las batallas más destacadas de la zona, la conocida como la batalla de Nogalte. En esta batalla, el alcaide de Lorca Alonso Yañez Fajardo se enfrentó y derrotó a las tropas del rey Muhammad VII de Granada, el cual regresaba desde Vélez-Rubio por el camino de la rambla de Nogalte cargado de riquezas.
A principios del siglo XIV los enfrentamientos fueron continuos entre la Corona de Castilla y la Corona de Aragón, produciéndose por parte de esta última una incursión en el reino Murcia, la cual fue heroicamente resistida. Como premio a su fidelidad a la Corona de Castilla tras el ataque, varias fortalezas fueron cedidas al Concejo lorquino, destacando la de Nogalte.
Tras la reconquista, Puerto Lumbreras se mantuvo con poca población hasta el siglo XVII, momento en el cual la población comenzó a establecerse de manera regular hasta que en el siglo XVIII se produjo su desarrollo urbano. Puerto Lumbreras se constituyó finalmente como municipio de Murcia el 7 de julio de 1958, tras ser independizado de Lorca.
En los últimos años, Puerto Lumbreras ha realizado un esfuerzo muy importante en la recuperación de su patrimonio histórico y arqueológico, destacando la restauración de su castillo y la creación de rutas temáticas como el itinerario astronómico y botánico.