Ostrów Wielkopolski fikk bystatus senest i 1404. Byen utviklet seg ikke særlig frem til begynnelsen av det 18. århundre. I 1711 gav borgerskapet slipp på byrettighetene. Byen blomstret først opp mot slutten av 1700-tallet takket være sine nye eiere – familiene Przebendowski, Bieliński og Radziwiłł. Etter Polens tre delinger kom byen under Preussen frem til 1918, da den ble del av Polen. Ostrów Wielkopolski opplevde stor vekst i mellomkrigstiden. Utviklingen ble imidlertid stanset av andre verdenskrig, da byen ble okkupert av Tyskland i årene 1939–1945. Etter krigen kom den igjen under Polen.