Området tilhørte Litauen fra 1300-tallet og kom under polsk styre gjennom unionen Polen-Litauen i 1569. Poltava ble plyndret i 1648 av den rutensk-polske magnaten Jeremi Wiśniowiecki (1612–1651). Poltava var base for et viktig kossakkregiment. I 1667 ble byen overført til Det russiske keiserdømmet. 8. juli 1709 stod slaget ved Poltava utenfor byen, og dette var et av de viktigste slagene i den store nordiske krigen.