Кам'янка як поселення відома з початку ХVІІ ст. Її виникнення пов'язується з втечами селян з Поділля, Київщини та інших регіонів України, які, рятуючись від соціального та національно-релігійного гніту, селилися на кам'янистих берегах Тясмину. Від цього, напевне, й походить назва населеного пункту. Перша письмова згадка про Кам'янку датується 1649 роком як про уже існуюче поселення - слободу.

В першій половині ХVІІ ст. жителі Кам'янки беруть участь у селянсько-козацьких повстаннях під проводом Павла Бута (Павлюка), Дмитра Гуні, Тараса Федоровича (Трясила). У складі військ Богдана Хмельницького кам'янські селяни і козаки брали участь у битвах під Жовтими Водами, Корсунем, інших бойових діях Визвольної війни.

В часи козаччини Кам'янка входила до складу Чигиринського полку. За Прутським договором 1711 року Кам'янка підпала під владу Польщі і за існуючим тоді адміністративним поділом була центром Кам'янського ключа, який входив до Черкаського староства і належав князю Любомирському.

Після другого поділу Польщі (1793) Кам'янка - у складі Російської імперії. Входила до Вознесенського намісництва, а з 1797 року - у складі Чигиринського повіту Київської губернії як центр волості. Стала власністю Л. Д. Давидова, від якого перейшла у власність до його сина, відставного полковника В. Л. Давидова, який з 1820 року проживає в Кам'янці, гуртуючи навколо себе прогресивну інтелігенцію.

З 1823 року він разом з С. Г. Волконським очолює Кам'янську управу Південного товариства декабристів. Восени 1823 року тут відбулася нарада Південного товариства, в якій взяли участь П. І. Пестель, С. І. Муравйов-Апостол, М. П. Бестужев-Рюмін та інші відомі декабристи. Проведена в Кам'янці нарада схвалила ідею здійснення в Росії революційного перевороту за участю армії та встановлення республіканського ладу.

Відтоді містечко на Тясмині стає важливим центром декабристського руху. Кам'янку відвідує багато діячів декабристського руху в Україні, які на своїх нарадах обговорюють питання організації повстання та участь у ньому військових частин, що дислокувалися в Україні. Після невдалої спроби повстання в Петербурзі та арешту членів Кам'янської управи вона в січні 1826 року припинила своє існування.

Окрема сторінка історії Кам'янки ХІХ ст. - перебування тут О. С. Пушкіна і П. І. Чайковського. Мальовнича природа цього куточка України надихала на творчість цих видатних представників російської культури. Пушкін двічі побував у Кам'янці в 1820 - 1822 рр. і написав тут кілька поетичних творів, що відносяться до шедеврів світової лірики.

Впродовж 1855 - 1878 рр. майже кожного року до Кам'янки в гості до своєї сестри Олександри, яка була дружиною Л. В. Давидова, приїжджав П. І. Чайковський. Саме тут вперше прозвучала музика його опери "Євгеній Онєгін", створено багато інших творів.

В першій половині ХІХ ст. в Кам'янці зароджується промисловість. Першим невеликим підприємством став збудований в 1820 році винокурний завод, який щороку виробляв понад 7 тис. відер горілки. В 1844 році почав працювати цукровий завод. Борошномельний промисел був представлений 15 вітряними та 2 водяними млинами. В цей час у містечку набувають розвитку кустарні промисли та місцева торгівля. Значна частина жителів продовжувала займатися сільським господарством.

З прокладанням у 1876 році залізниці і відкриттям залізничної станції спостерігається пожвавлення економічного життя Кам'янки та округи. Основною товарною продукцією, що вивозилася залізницею була сільськогосподарська продукція - зерно, цукор, худоба, свині, лісоматеріали.

Одночасно з економічним розвитком Кам'янки зростає і населення містечка. Якщо в 1862 році воно складало 4319 жителів то 1900 році майже вдвічі більше - 8808 жителів. В містечку діяло 2 православні церкви, синагога, єврейський молитовний будинок, училище, 2 школи, лікарня, 5 постоялих дворів, 32 крамниці. В 1908 році в Кам'янці було відкрито відділення кредитно-товарного Селянського банку, а в 1910 році - дві банківські контори.

Органом самоврядування у дорадянський період була містечкова управа з 30 присяжних з числа найзаможніших представників громади - купців і гендлярів, банкірів, домовласників, підрядчиків. Очолював управу голова і письмоводитель.

Після встановленням радянської влади село Кам'янка в 1923 році стає центром однойменного району Київської губернії, а після ліквідації губернського поділу в 1925 - 1930 рр. - Черкаської (з 1927 року - Шевченківської) округи. З утворенням у 1932 році областей - у складі Київської, а з 1939 року - Кіровоградської областей.

В 1954 році Кам'янка стає районним центром новоутвореної Черкаської області. В 1956 році набуває статусу міста.

В довоєнні роки в Кам'янці працювали цукровий, спиртовий, маслоробний і цегельний заводи. На базі колишньої сірникової фабрики в 1930-х роках створено шарикопідшипниковий завод. В різний час діяли колективні господарства "Жовтень", імені Ворошилова, імені Червоної Армії.

В 1927 році в селі відкрито робітничий клуб, почав діяти радіовузол. В 1933 році почала виходити районна газета "Колективна праця". Відкрито літературно-меморіальний музей та пам'ятники О. С. Пушкіну і П. І. Чайковському.

В роки Великої Вітчизняної війни 1941 - 1945 рр. в Кам'янці діяли підпільники, які мали тісні зв'язки з партизанськими загонами, що дислокувалися в лісах Холодного Яру. Окупація міста німецько-фашистськими військами тривала з 5 серпня 1941 року по 10 січня 1944 року. При звільненні Кам'янки мужність і героїзм проявив В. І. Галочкін, якому посмертно присвоєно звання Героя Радянського Союзу.

Понад 2 тис. кам'янців воювали на фронтах війни. 520 з них полягли у боях з ворогом, 1620 удостоєні державних нагород. На честь полеглих земляків споруджено обеліск Слави.

В повоєнні роки продовжувався соціально-економічний і культурний розвиток Кам'янки. На базі шарикопідшипникового заводу споруджено машинобудівний завод, який почав випускати обладнання для текстильної промисловості. Підприємство постійно розширювало виробництво та удосконалювало технологічні процеси.

В 1970-х роках на заводі вже працювало близько 3 тис. робітників та інженерно-технічних працівників, а продукція його відправлялася у 20 країн світу. В 1970-х та наступних роках нарощували потужності підприємства харчової промисловості. На цукрокомбінаті побудовано турбінний зал, введено в дію новий бурякоперереробний цех, здійснено реконструкцію технологічних ліній. На спиртзаводі освоєно виробництво вуглекислоти та сухого льоду, модернізовано виробництво інших видів продукції.

В ці роки в місті збудовано районну поліклініку, кінотеатр, приміщення загальноосвітніх та музичної шкіл, дитячі садки, гуртожиток машинобудівного заводу, житлові будинки та інші об'єкти соціально-культурної сфери.