Основание Бугульмы относится к 1741–1745 годам. В это время на месте татарской деревни возникла слобода, заселенная пахатными солдатами, крестьянами и ссыльными; в слободе была учреждена земская контора для управления инородческими и русскими волостями.
Во время Пугачёвского бунта Бугульма была безуспешно осаждаема мятежниками; в 1774 году здесь скончался генерал-аншеф Бибиков, посланный для их усмирения.
В 1781 году слобода объявлена уездным городом Уфимскаго наместничества, в 1806 г. вошла в состав Оренбургской губернии, а в 1851 году - Самарской.
В XIX веке некоторые из жители занимались хлебопашеством, пчеловодством, а большая часть - мелкою промышленностью, содержанием постоялых дворов и извозничеством. Другие занимались рыбными промыслами и нагрузкой товаров на ближайших пристанях. Главное значение Бугульмы состояло в том, что здесь в ней сходились 2 главные тракта из Уфы и Оренбурга в Казань, а потому торговля в Бугульме была значительна. Из фабрик и заводов были построены суконная фабрика, винокуренные заводы. Конских заводов в уезде было 2; на обоих разводили лошади башкирской породы.
В ХХ веке в Бугульме появилась железная дорога. Дальнейшее развитие города было связано с добычей нефти.
В городе присутствуют предприятия машиностроения (завод «Нефтеавтоматика», ПО «Бугульманефтемаш») и металлообработки, имеется фарфоровый завод; пищевые предприятия.
В Бугульме есть театр, музеи: краеведческий и Ярослава Гашека (в 1919 был помощником коменданта Бугульмы).