Pécel területe - a határában talált régészeti leletek tanúsága szerint - már jóval az időszámítás előtti korszakban is lakott volt. A község belterületén többek között kő- és rézkori csontvázas sír, a Várhegyen bronzkori urnatemetőt találtak, a Tó-malom melléke és a Lebuki-dűlő feltehetően szarmata sírok emlékét őrzi. Régészeti lelőhelyei közül kiemelkedő jelentőségű az a Kárpát-medencét egészében kitöltő késő rézkori kultúra, amelyet a magyar régészet itt figyelt meg és különített el legelőször, és ezért a péceli kultúra nevet kapta.
A honfoglalás korában Pécel szomszédsága, Locsod-puszta a szláv népesség telephelyének déli határa volt. A faluszerkezet a 11. században szilárdult meg és a vármegye területén a Tarján törzs vetette meg lábát, amit tervszerű telepítési akció követett. Ekkor gyorsult fel valójában a kereszténnyé válás folyamata is. A település első okleveles említése Péceli Demeter, Pest vármegyei szolgabíró családnevében tűnik fel 1335-ben, akinek földbirtoka és valószínűleg állandó lakóhelye is itt volt. Oklevélben, mint falu, első említése Peczel alakban 1338-ra datálható, amikor Károly Róbert király a település egy részét Drugerth Vilmos nádornak adományozta. A nádor itteni részbirtokát még abban az évben továbbadta. A falu tehát már ekkor több birtokos kezén volt. Ezek közül kiemelkedik a valószínűleg nem helyi eredetű Péczeli család, akik Zsigmond király egyik 1437-ben kelt oklevele szerint fele részben birtokolták a települést. A család leghíresebb tagja Péczeli Benedek, Mátyás király jogügyi igazgatója és a magyar jogásztársadalom magánpraxist is folytató első ügyvédje. A város első iskoláját 1345-ben alapították.
Buda és Pest 1541. évi török kézre kerülésével Pécel is oszmán kézre került. Ekkor a lakosság egy része elbujdosott, az 1546-os török szandzsák-összeírás szerint 46 családfő és felnőtt, de még nőtlen férfi alkotta a férfi lakosságát. A település 1647–1683 között egyportás, 1686-ban lakatlan és 1689-től települt újra. 1715-ben 26, 1728-ban 71, 1744-ben 62, 1760-ban már 147 adófizető család regisztrálására került sor. Pécel 1675-től kálvinista község, első prédikátora Váczi Pál volt.
A 17. századi Habsburg-ellenes szervezkedésben a Fáy-fivérek is részt vállaltak, s ennek következményeként a község javadalmának fele a kincstárra szállt. Ez idő tájt Pécel lélekszáma 150-200 főre tehető. A Ráday család házasság révén jutott Pécel fele területének birtokába a másik fele pedig a Fáyak tulajdonában volt.
Ráday Pál, II. Rákóczi Ferenc erdélyi fejedelem kancellárja a szatmári békekötés után költözött ide, ahol 1733-ban halt meg. Ő alapította a később nevezetessé vált Ráday Könyvtárat. Fia, Ráday Gedeon (1713–1792) a neves író és irodalomszervező Pest-Pilis-Solt vármegye követeként vett részt az 1764. évi országgyűlésen. 1782-ben grófi rangra emelkedett, s ő építette - a gödöllői Grassalkovich-kastély mintájára - Pécelen a Ráday-kastélyt.
Az anyakönyvezés 1719-ben kezdődött meg. Pécel 1841-től önálló jegyzővel rendelkező nagyközségnek számított. A község 1856. évi lakosszáma a Locsod és Szigetpusztákkal együtt 1881 fő, 1870-ben pedig 2206 főt tett ki. A Rákos-patak völgyében áthaladó Budapest–Hatvan–Salgótarján-vasútvonalat 1867-ben adták át a forgalomnak, majd a Hatvan–Miskolc-vonalat 1870-ben nyitották meg, melyek összeköttetést teremtettek a fővárossal és az ország különböző részeivel, utat nyitva a település dinamikus fejlődésének. A polgárosodás kialakulását a közlekedés, a kereskedelem fejlődése, a Pestről kirándulni, nyaralni érkezők segítették elő elsődlegesen. A nyaralóházak megépítése szakképzett iparos réteg jelenlétét is indokolta. A település lakosságát akkor földművesek, kis- és középparasztok, valamint iparos és kereskedő réteg képezte. Négy malom üzemelt a Rákos vizén, ebből kettő ipari hasznosításra. A kereskedelem képviselői gabona- és termékkereskedők, tej- és vegyeskereskedők, továbbá kocsmárosok voltak. 1894-ben 46 iparos mestert és 24 kereskedőt tartottak számon.
Pécel a 19. század közepén vesztette el városi rangját, amelyet 1996-ban kapott vissza.
Pécel neve - a tudomány jelenlegi állása szerint - személynévből keletkezett magyar névadással. Az alapul szolgáló német eredetű férfinév - Pecli, Pecili, Pezili - magyar oklevélkiadáson először 1152-ben fordult elő. Pauler Gyula múlt századi jelentős történész a névadót „A magyar nemzet története” című művében Pecil-ben, Péter magyar király főtanácsosában jelölte meg, állítását azonban kellőképpen nem bizonyította. Galgóczy Károly pedig a Pécz nemzetségből származtatta. E néven már 1338-ban történik utalás rá, s 1408-ban Maglóddal együtt a Péczeliek és a Hartyániak birtoka. A legújabb kutatások szerint – Juhász József helytörténész munkája alapján – egyértelműen az „öt falu” (Pet cel) szláv összetett kifejezésben ered Pécel helységneve. Ezt az öt középkori falu helyével bizonyította.
Fáy György 1910 körül építette az eklektikus stílusú kastélyát, amiben a neobarokk elemek dominálnak. Az oromzatot a Fáy család címere díszíti. Az épületet a második világháború után mezőgazdasági iskolává alakították.
A református templom a 18. században épült, legutóbb 2007-ben volt felújítva. Műemléki védelem alatt áll, a Ráday-kastély szomszédságában található.
Villanegyed
Bárczy-kúria
Erdey–Grúz-kúria
Zsigmondy-kúria
Francsek–Dávid-kúria. A „Bagolyvár” néven is ismert, lakóházként használt jókora nyaralóvillát idősebb Francsek Imre (1864–1920), a Közmunkatanács főmérnöke építette az 1900-as évek legelején, és a család - öt gyerekkel - attól kezdve ott töltötte a nyarakat. A tornyos, tágas villában valaha szép kis kápolna is volt. Többszintes, zegzugos udvara állandóan zengett a kölykök csatazajától. Az akkori pesti felső-középosztály divatos nyaralóhelyévé előlépett Pécel Indiának becézett negyede ezekről, a helyiek szemében nagyon egzotikus, fura épületekről kapta a nevét. A nyaralók jól ismerték egymást, Pesten is rendszeresen összejártak. (Így történt, hogy amikor Francsek Imre 1909-ben megözvegyült, a nyaralószomszéd és jó barát Bárczy István polgármester húga, Sacher Eleonóra hozzáment feleségül, s amikor tíz évvel később ő maga is meghalt, az öt árvát - köztük ifjabb Imrét, a Széchenyi-fürdő majdani építészét - Bárczyék navigálták el a diplomákig és házasságkötésekig.)
A jómódú nyaralók sokat tettek a falu fejlesztéséért: kevesen emlékeznek rá, de Francsek Imre nyilvános uszodát is épített Pécelen. Ennek ma már nyoma sincs.
A villát a felnőtt gyerekek az 1920-as években adták el a Dávid családnak, tőlük pedig valószínűleg egyszerűen elkobozták az államosításkor. Mára nagyon lepusztult, jobb oldali szárnyát megcsonkították.[10]
A 2011-es népszámlálás során a lakosok 86,9%-a magyarnak, 2,2% cigánynak, 0,6% németnek, 0,4% románnak mondta magát (12,8% nem nyilatkozott; a kettős identitások miatt a végösszeg nagyobb lehet 100%-nál). A vallási megoszlás a következő volt: római katolikus 29,6%, református 12,7%, evangélikus 1,4%, görögkatolikus 1%, felekezeten kívüli 18,7% (30,8% nem nyilatkozott).[11]
2022-ben a lakosság 89,7%-a vallotta magát magyarnak, 0,9% cigánynak, 0,6% németnek, 0,3% románnak, 0,2% ukránnak, 0,1-0,1% lengyelnek, görögnek, szerbnek és szlováknak, 4,3% egyéb, nem hazai nemzetiségűnek (10,1% nem nyilatkozott; a kettős identitások miatt a végösszeg nagyobb lehet 100%-nál). Vallásuk szerint 22,6% volt római katolikus, 10,4% református, 1,3% evangélikus, 1,1% görög katolikus, 0,1% izraelita, 0,1% ortodox, 5% egyéb keresztény, 0,5% egyéb katolikus, 16,3% felekezeten kívüli (42,2% nem válaszolt).[12]
Csáth Géza is megemlíti Pécelt Rozi című novellájában.[16]
Szakonyi KárolyÚjoncok[17] című novellájában az egyik frissen bevonult Pécelről érkezett, és elmondja a Pécelhez kapcsolódó trágár rigmust is. Ugyanez a nyomdafestéket alig tűrő Pécellel kapcsolatos versike szerepel Esterházy PéterHarmonia cælestis[18] című művében is.
Lázár ErvinLovak, kutyák, madarak[19] című elbeszélésének „autós kutyáról” szóló része Pécel határában, „egy galagonyabokrokkal megtűzdelt birkalegelőn” kezdődik, illetve A Négyszögletű Kerek Erdő című könyvének bevezetőjéből kiderül, hogy a történet a péceli Csúnya erdőben játszódik.
Móra Ferenc írt egy elbeszélést A péceli szúnyogok címmel.
>Petöfi Sàndor a barna menyecskének címü versét is itt írta meg