Insediamenti saltuari sono presenti nel territorio di Segni fin dai tempi più remoti, addirittura risalenti all'età del bronzo. La vera storia di Segni inizia però in epoca protoromana, tempi in cui Segni assurse a grande importanza in virtù anche della sua posizione strategica sulla Valle del fiume Sacco, quindi sulla direttrice che mette in contatto l'alto Lazio con il basso Lazio e la Campania.
Nel VI° sec. a.C. (precisamente nel 513 a.C.) Tarquinio il Superbo, uno dei sette Re di Roma, inviò a Segni dei coloni e una guarnigione armata per proteggere, per via terra, le vie di accesso alla città di Roma. Proprio per questi fatti, suffragati anche da ritrovamenti archeologici, si dice che Segni fu fondata da Tarquinio il Superbo.
Successivamente (495 a.C.) Sesto Tarquinio deduce a Segni una seconda colonia.
In entrambi i casi, come consuetudine di quei tempi, una buona dose di coloni romani viene ad insediarsi nel territorio di Segni.
Ma Segni, sin dai primordi, fu una città-stato autonoma fino al 340 a.c. quando venne conquistata dai Romani che ben presto Le concessero la dignità di Municipio, godendo così di relativa indipendenza, ma con obblighi di alleanza con la stessa Roma.
Infatti nel 493 a.C. i Segnini furono uno dei popoli sottoscrittori del Foedus Cassianum, patto di alleanza stipulato tra le città latine e Roma, dopo il termine della battaglia che i Romani avevano intrattenuto con popoli che si erano ribellati durante il secondo consolato di Spurio Cassio.
In questi tempi Segni era dunque una città tanto fiorente che, unica in tutto il Lazio, coniava monete d'argento con la scritta SEIC e addestrava milizie proprie con le quali offriva aiuto a Roma (A tal proposito sembra che il nome "Segni" derivi proprio dal SEIC suddetto, indicante il cinghiale, animale sacro per gli antichi abitanti di Segni, anche se altri lo fanno derivare dalle insegne di Tarquinio il Superbo -SEIGNIA, in latino- o dalla statua del dio Mercurio -Signinum-, presente nel recto delle monete di Segni, oppure ancora segno (seignom) distintivo di Segni che, sola fra tante città latine, coniava moneta) .
Signia è governata da quattro pretori, due per la legislazione e due per il governo effettivo. E' alleata fedele di Roma, particolarmente nei momenti più difficili, e per questo viene scelta come luogo di confino dei prigionieri punici durante la guerra contro Annibale di Cartagine. Durante la battaglia fra Mario il giovane e Silla, i segnini parteggiarono per il primo: alla sua sconfitta (nella battaglia di Sacriporto, vicino Piombinara) i segnini ricevettero una cruda rappresaglia da parte di Silla.
Si arriva così all'89 a.C. (guerra marsica), anno in cui Segni acquisì la condizione di Municipio ed il diritto di fregiarsi della sigla S.P.Q.S. (Senatus PopulusQue Signinus).
Durante l'era repubblicana ed il successivo periodo imperiale, a Signia viene costruito il foro, i templi al dio Ercole, alla Bona Dea, vengono innalzati monumenti a varie divinità ed all'imperatore Marco Aurelio Antonino (detto Caracalla) e vengono costruite numerose, e lussuose, ville nel circondario.
In epoca molto posteriore Segni subì i gravi disagi conseguenti alla guerra greco-gotica che portò un periodo di recessione economico-sociale.
Tra la fine del sec. VI e l'inizio del successivo nacque a Segni Vitaliano, Papa dal 657 al 672. Questi cercò un riavvicinamento con l'Impero Bizantino e con la Chiesa di Costantinopoli, inviò missionari in Inghilterra e diffuse il canto Gregoriano.
In epoca bizantina Segni ebbe una ripresa economico-sociale.
Successivamente, a cavallo dei secoli XII-XIII, inserita nel Ducato Romano e nel "Patrimonio di S.Pietro", Segni si sviluppò sotto il dominio della S.Sede raggiungendo l'apice della fama e l'autonomia locale. In tale periodo Segni divenne residenza estiva dei Papi e venne costruita da Eugenio III una residenza estiva, l'attuale Seminario Vescovile. In questi anni soggiornarono a Segni Papi di grande importanza come Pasquale II, Eugenio III, Alessandro III e Lucio III (che santificò San Bruno, vescovo della città dal 1079 al 1123).
Nel 1353, per far fronte alle angherie dei baroni della Campagna, si affidò alla signoria di Giovanni Conti. divenuta feudo passò, nel 1575, a Mario Sforza.
Nel 1557, durante la guerra di Campagna, Segni subì gravi lutti e un terribile incendio.
Nel 1585 il Papa Sisto V° elevò Segni a Ducato (il primo duca è stato Alessandro Conti Sforza). Nel 1639 il ducato fu messo all'asta; dopo alterne vicende fu infine riscattato da Livia Cesarini che diede origine alla famiglia degli Sforza Cesarini.
Il 20 Settembre 1870 Segni entra a far parte del Regno d'Italia.
Il resto è storia recente, con la Guerra Libica e le due Guerre Mondiali, conflitti in cui Segni pagò un forte tributo di sangue e subì un devastante bombardamento nel Marzo del 1944.