Katrineholm har till skillnad från många andra svenska orter inte haft flera olika ortsnamn under århundradena, eller ens stavat sitt ortsnamn på olika sätt genom historien. Katrineholm har fått sitt namn från en gård vid namn Cathrineholm som är belägen vid Näsnaren.
Katrineholm som samhälle kom till tack vare järnvägen, och samhällets station fick sitt namn från gården Cathrineholm. 1862 var det år då järnvägsstationen invigdes och Västra stambanans räls gick igenom det samhälle som sedermera kom att bli Katrineholm. Planeringen av järnvägsstationen ritades av en Adolf W. Edelsvärd. Fyra år senare anslöts även Östra stambanan till stationen. Än idag känner många svenskar till Katrineholm som något av en knutpunkt för järnvägen. Tack vare järnvägen finns idag tågförbindelser som binder samman Katrineholm med till exempel Göteborg, Stockholm, Västerås och Norrköping.
Samhället Katrineholm växer fram
Ett samhälle växte snart upp runt järnvägsstationen, och år 1880 levde 400 människor i Katrineholm. 137 år senare bor nu drygt 80 gånger så många personer i kommunen som i det lilla stationssamhället. I samband med att industriföretag som till exempel Carl Fredriksons snickerifabrik startades på orten under 1870- och 1880-talen, växte Katrineholm i en rasande takt. 1917 bodde inte mindre än 6 615 invånare i det samhälle som då hade blivit Katrineholms stad. Till år 2030 hoppas Katrineholms kommun att invånarantalet har ökat till hela 40 000.
Den öppna yta som idag är Tingshusparken ingick i den ursprungliga ritningen av stationshuset, vilket genomgick en ombyggnation under 1870-talet. Det tidigare tingshuset byggdes år 1881 och ersattes sedan av det nuvarande tingshuset, som byggdes mellan 1938 och 1939 enligt Gustav Clasons ritningar.
Många av de hus som uppfördes under Katrineholms tidiga år har rivits och finns inte längre kvar. På Drottninggatan kan man dock fortfarande hitta många hus från slutet av 1800-talet och även längs med Köpmangatan står fortfarande flera av de påkostade fastigheter som byggdes under 1900-talets början. Katrineholms kyrka är byggdes 1902 och är alltså över hundra år gammal.
Från och med år 1916 expanderade Katrineholm kraftigt och allt fler bostäder uppfördes. Under 1930-talet byggdes bostäder vid Tegnérvägen och även på det område som ligger söder om Friggagatan samt på andra håll i Katrineholm. Staden expanderade ytterligare under såväl 1960- som 1970- och 1980-talen, då villaområden och hyresbostäder byggdes i Värmbol, Lasstorp, Nävertorp, Gersnäs och Sandbäcken. Med tiden har industriområden sakta vuxit fram i Kerstinboda, i nordost och längs Vingåkersvägen.