Altinho teve sua origem na Fazenda do Ó, situada no lugar de mesmo nome, que pertencia ao território da então freguesia de Garanhuns, localizada à margem direita do rio Una. Seu proprietário, José Vieira de Melo, aí se estabeleceu em meados de 1750, abrindo um logradouro, num planalto que fica a 600 metros, ao norte, perto da confluência do riacho Taquara com o rio Una. A esse local ele deu o nome de Altinho, tendo em vista sua situação sobre uma colina de elevação suave e de vista encantadora no alto da mesma. Homem religioso, José Vieira de Melo resolveu construir uma capela sob a invocação de Nossa Senhora do Ó, com recursos próprios, dando-lhe como patrimônio vinte novilhas, um touro e meia légua de terras, demarcadas em torno do templo religioso, como consta de escritura pública. Algumas pessoas foram atraídas ao local, constituindo a povoação da Capela, que posteriormente retomou a primitiva denominação de Altinho.

A Lei Provincial nº 45, de 12 de junho de 1837, criou uma freguesia nesse povoado, desmembrando uma porção do território de Garanhuns para formá-la. A mesma lei criou o distrito de Altinho. A paróquia foi instalada na Capela Curada de Nossa Senhora do Ó, e o seu primeiro vigário foi o padre Agostinho Godoy e Vasconcellos.

Com a construção de um templo maior, que se tornou a Igreja Matriz de Nossa Senhora do Ó, a primitiva capela foi dedicada à invocação de Nossa Senhora do Rosário. Além da influência religiosa, outro fator importante para o desenvolvimento do povoado foi a estrada Garanhuns-Recife, que passava por Altinho e atraiu grande número de viajantes, muitos dos quais ali se instalaram adquirindo terras e desenvolvendo a agricultura e a pecuária.

A Lei Provincial nº 139, de 08 de maio de 1845, restituiu a freguesia de Altinho ao termo de Garanhuns, mas essa lei foi revogada pela Lei Provincial nº 149, de 30 de março de 1846. A Lei Provincial n° 212, de 16 de agosto de 1848, transferiu a sede da comarca de Bonito para Caruaru. Essa comarca foi então dividida em dois municípios, o primeiro dos quais (sede da comarca) compreendia as freguesias de Caruaru, Bezerros e Altinho. A Lei Provincial n° 1.560, de 30 de maio de 1881, elevou o povoado de Altinho à categoria de vila, desmembrada de Caruaru, com a denominação de Vila de Nossa Senhora do Ó de Altinho, a qual foi instalada em 11 de agosto de 1884. A Lei Provincial n° 1.829, de 28 de junho de 1884, criou em Altinho o distrito e freguesia de Bebedouro, sob a invocação de Santo Antônio de Bebedouro.

A Lei Provincial nº 1.863, de 24 de abril de 1886, criou o município e termo de Nossa Senhora do Ó de Altinho, formado pela freguesia de igual nome e pelo distrito de Bebedouro. A Câmara da vila, eleita em 1° de julho de 1886, foi instalada em 07 de janeiro de 1887. O distrito de Bebedouro foi extinto pela Lei Provincial nº 1.890, de 10 de maio de 1887, sendo seu território anexado ao distrito de Altinho. Mas essa lei foi revogada pela Lei Provincial nº 1.981, de 06 de abril de 1889, que restaurou o distrito de Bebedouro.

O município foi constituído no dia 1° de março de 1893, adquirindo autonomia legislativa, com base na Constituição Estadual e no art. 2° das disposições gerais da Lei Estadual n° 52 (Lei Orgânica dos Municípios), de 03 de agosto de 1892, promulgada durante o governo de Alexandre José Barbosa Lima. Nessa ocasião, o seu território foi dividido em dois distritos: vila de Altinho e Bebedouro, conforme comunicado por ofício do prefeito de Altinho para o secretário do Governo, com data de 29 de maio de 1893. Em 1894 Altinho teve organização judiciária independente da do município de Caruaru, tendo José Francisco de Farias Sales como primeiro juiz de Direito. A vila de Altinho foi elevada à categoria de cidade e sede do município pela Lei Estadual nº 400, de 28 de junho de 1899.

Em 1900 já contava com cinco distritos: Altinho, Bebedouro, São Francisco, Barra do Chata e Taquara. Pela Lei Municipal n° 35, de 20 de agosto de 1900, foi criado o distrito de Cachoeira Grande, anexado ao município de Altinho. O primeiro jornal da localidade - O Contemporâneo -, impresso em tipografia própria, passou a circular no fim do ano de 1901, sob a direção do padre Zacharias de Lyra. Os distritos de Barra do Chata (hoje pertencente a Agrestina) e Taquara foram suprimidos pela Lei Municipal n° 70, de 09 de abril de 1903. A comarca de Altinho foi extinta pela Lei Estadual nº 697, de 20 de junho de 1904, sendo restaurada em 1923 e reinstalada no dia 11 de abril desse mesmo ano, pelo juiz Felismino Guedes.

Em divisão administrativa referente ao ano de 1911, o município aparece com três distritos: Altinho, Bebedouro e Cachoeira Grande. A Lei Estadual n° 1.931, de 11 de setembro de 1928, desmembrou de Altinho o distrito de Bebedouro, o qual foi elevado à categoria de município (hoje Agrestina). Essa mesma lei extinguiu mais uma vez a comarca de Altinho. Em divisão administrativa referente ao ano de 1933, o município é formado por dois distritos: Altinho e Cachoeira Grande.

A Lei Municipal nº 07, de 18 de fevereiro de 1937, criou o distrito de Ibirajuba, formado por parte do território de Cachoeira Grande. No quadro de divisão territorial datado de 31 de dezembro de 1937, bem como no anexo ao Decreto-lei Estadual nº 92, de 31 de março de 1938, Altinho é termo judiciário da comarca de Caruaru. O município era então constituído pelos distritos de Altinho, Cachoeira Grande e Ibirajuba. O Decreto-lei Estadual nº 235, de 09 de dezembro de 1938, que estabeleceu a divisão territorial vigente no quinquênio 1939-1943, mudou a denominação de Cachoeira Grande para Ituguaçu. A comarca de Altinho, desmembrada da comarca de Caruaru, foi restaurada pelo Ato n° 472, de 20 de março de 1940, sendo reinstalada pelo juiz de Direito Benedito Marques Vieira. É classificada como comarca de 1ª entrância. No quadro fixado para vigorar no período de 1944-1948 o município é formado por três distritos: Altinho, Ibirajuba e Ituguaçu (ex-Cachoeira Grande). Essa situação perdurou até a criação do município de Ibirajuba (desmembrado de Altinho), pela Lei Estadual n° 4.943, de 20 de dezembro de 1963. Em divisão territorial datada de 31 de dezembro de 1963 o município é constituído de dois distritos: Altinho e Ituguaçu, assim permanecendo em divisão de 2005.