Astăzi se împlinesc 612 ani de la prima atestare documentară a Dorohoiului. Practic, prima mențiune documentară datează din 6 octombrie 1407, când boierii moldoveni reînnoiesc în orașul Liov omagiul față de Alexandru cel Bun, în 1404, regelui Poloniei. Acesta a fost semnat de 27 de boieri printre care se afla și Mihail Dorohoianul.
La 8 octombrie 1408, Dorohoiul este menționat ca punct vamal pentru negustorii care exportau cai la Camenița. Numele lui Mihail Dorohoianul apare în documentele târgului timp de 27 de ani, între 1407 și 1434. Gh. Ghibănescu îl consideră întemeietorul activității administrative la Dorohoi.
După ce în 1495, Ștefan cel Mare zidește aici biserica Sf. Nicolae, în secolul al XV-lea orașul devine centrul administrativ al Moldovei de nord. În 1509 este prădat de poloni iar în 1510 și 1513 de tătari. Refăcut în 1568 devine reședința vornicului țării de sus până în 1778.
Din prima parte a secolului al XV-lea se păstrează și pecetea orașului, descoperită de Nicolae Iorga într-un act din 1635. În a doua jumătate a secolului a fost din nou prădat de tătari și pierde mult in importanță. Pentru că nu mai aduce venituri însemnate, domnitorii îl donează boierilor.
În 1804 administrarea veniturilor Dorohoiului se face de către Epitropia Casei Spitalelor Sf. Spiridon din Iași. La 1857 Mihail Kogălniceanu, ca reprezentant al ținutului Dorohoiului și al marilor proprietari, a prezentat în ședința divanului ad-hoc al Moldovei dorințele românilor.
În războiul pentru independență dorohoienii și-au adus contribuția lor, monumentul eroului național si local Nicolae Valter Mărăcineanu stând ca mărturie. Monumentul comemorativ din fața primăriei, Ostaș în luptă, a fost ridicat în cinstea celor căzuți în primul război mondial.
Iată și alte câteva date despre acest municipiu atât de important din nordul României. În 1896 s-a construit calea ferată Dorohoi-Iași. În 1959 orașul este alimentat cu energie electrică furnizată de uzina proprie iar în 1962 apa a fost adusă cu sacalele. Dintre monumentele istorice se remarcă: biserica Sf. Nicolae din 1495, biserica "Adormirea Maicii Domnului" construită din bârne de stejar pe temelie de piatră în zilele lui Constantin Moruzi Voevod.
Până la instaurarea regimului comunist în România, municipiul a fost reședința județului Dorohoi. În anul 1968, după împărțirea administrativ-teritoriala a țării a devenit oraș în cadrul județului Botoșani și din decembrie 1994 este municipiu.
Cea mai neagră zi a Dorohoiului a fost în 1940. În ziua de 1 Iulie, inspirate de propaganda legionară, mai multe unități din armata română au inițiat un pogrom împotriva populației evreiești din Dorohoi, inclusiv împotriva unui număr de soldați evrei din armata română. Un raport oficial recunoaște 53 ucideri de evrei (11 femei, 5 copii și restul bărbați). După datele comunității evreiești numărul evreilor omorâți a fost între 165-207. Mulți alți evrei au fost bătuți, torturați și jefuiți. Nimeni dintre făptași nu a fost pedepsit.
După anii 90, Dorohoiul a evoluat extraordinar de mult. Astăzi, pentru un locuitor care ar fi plecat înainte de 1989 din România, este practic de nerecunoscut.
Conform recensământului efectuat în 2011, populația municipiului Dorohoi se ridică astăzi la 24.309 locuitori, în scădere față de recensământul anterior din 2002, când se înregistrau 30.949 locuitori. Majoritatea locuitorilor sunt români (89,93%), cu o minoritate de romi (1,54%). Pentru 8,35% din populație, apartenența etnică nu este cunoscută. Din punct de vedere confesional, majoritatea locuitorilor sunt ortodocși (86,21%), dar există și minorități de penticostali (2,04%) și creștini după evanghelie (1,66%). Pentru 8,48% din populație, nu este cunoscută apartenența confesională.