O início do povoamento de Gameleira data de 1848, quando elementos da Revolução Praieira, procedentes do litoral, se instalaram ao pé da colina Francisco Pinto , chefiados por José Pedro Veloso da Silveira , residente no Engenho Lages , profundo conhecedor da região e defensor da causa revolucionária. Esses indivíduos demandavam às proximidades de Água Preta, onde ocorriam constantes e sérios conflitos entre “praieiros” e “guabirus” (assim chamados os integrantes da facção conservadora). A aldeia de Gameleira era então habitada por índios cariris e uruás. Com o desbravamento da mata por aqueles pioneiros, foi construído entre os sítios Boa Vista e Cachoeira Grande um engenho de açúcar que tomou o nome de Engenho Gameleira.

Terminada a revolução, o português Oliveira Pelagem construiu cinco casas e se estabeleceu com uma mercearia, no local denominado Salto. Durante a construção da estrada de ferro que ligava o Recife ao São Francisco, e que passava por Gameleira, foram surgindo novos moradores procedentes de diversas localidades, fazendo com que o lugarejo fosse tomando vulto.

O topônimo advém do Engenho Gameleira, assim chamado por se destacar em suas terras um robusto exemplar dessa árvore da família das Moráceas, do gênero Ficus. Em 1860 foi inaugurada a estação de Gameleira e, logo em seguida, foi construído, junto a ela, um grande armazém para depósito de açúcar. Os senhores de engenho dos municípios vizinhos fizeram desse local a estação preferida para a remessa do produto para o Recife. Logo foi criada uma feira e edificada uma capela sob a invocação de Nossa Senhora da Conceição. A presença de frades capuchinhos, que por ali se demoraram em Santas Missões, chefiados por Frei Fidélis, propiciou a construção de uma igreja que é hoje a Matriz de Nossa Senhora da Penha, inaugurada em 1867

A Lei Provincial nº 763, de 11 de julho de 1867, elevou o povoado de Gameleira à categoria de distrito e criou a freguesia de Nossa Senhora da Penha de Gameleira, desmembrada da freguesia de Sirinhaém. Os limites da nova freguesia foram demarcados pela Lei Provincial nº 825, de 22 de maio de 1868. Em 22 de dezembro do mesmo ano o Diocesano fez o provimento canônico com a nomeação de seu primeiro vigário, o padre Augusto Franklin Moreira da Silva, que realizou a instalação no dia 31 do mesmo mês e ano.

Em 07 de junho de 1872 a Lei Provincial nº 1.057 elevou o distrito à categoria de vila, com território desmembrado de Sirinhaém, sendo a Câmara instalada em 13 de dezembro de 1873. A comarca de Gameleira foi criada por lei estadual de 08 de julho de 1890, classificada de 1ª entrância pelo Decreto nº 53, do dia 10 do mesmo mês e ano, sendo instalada em 11 de agosto pelo seu primeiro juiz de direito, Dr. Lindolpho Hisbelo Correa de Araújo.

O município foi constituído no dia 10 de março de 1893, adquirindo autonomia legislativa, com base na Constituição Estadual e no art. 2º das disposições gerais da Lei Estadual nº 52 (Lei Orgânica dos Municípios), de 03 de agosto de 1892, promulgada durante o governo de Alexandre José Barbosa Lima. O primeiro prefeito foi o coronel Ernesto Gonçalves Pereira Lima. Em uma relação anexa ao ofício de 24 de maio de 1893, do secretário da prefeitura ao secretário do governo, consta que o município fora dividido em três distritos administrativos e judiciários:

1º - Gameleira (a vila); 2º - Ribeirão (hoje município); 3º - Ilha de Flores. A vila de Gameleira foi elevada à categoria de cidade, sede do município do mesmo nome, pela Lei Estadual nº 153, de 10 de abril de 1896.

O município foi constituído no dia 10 de março de 1893, adquirindo autonomia legislativa, com base na Constituição Estadual e no art. 2º das disposições gerais da Lei Estadual nº 52 (Lei Orgânica dos Municípios), de 03 de agosto de 1892, promulgada durante o governo de Alexandre José Barbosa Lima. O primeiro prefeito foi o coronel Ernesto Gonçalves Pereira Lima. Em uma relação anexa ao ofício de 24 de maio de 1893, do secretário da prefeitura ao secretário do governo, consta que o município fora dividido em três distritos administrativos e judiciários: 1º - Gameleira (a vila); 2º - Ribeirão (hoje município); 3º - Ilha de Flores. A vila de Gameleira foi elevada à categoria de cidade, sede do município do mesmo nome, pela Lei Estadual nº 153, de 10 de abril de 1896.

Em divisão administrativa referente ao ano de 1911, o município é constituído de dois distritos: Gameleira e Ribeirão. A comarca de Gameleira foi restaurada em 06 de junho de 1914, pela Lei Estadual nº 1.228. Em 11 de setembro de 1928 a Lei Estadual nº 1.931 desmembrou de Gameleira o distrito de Ribeirão, elevando-o à categoria de município. Pelo Ato Municipal nº 2 , de 17 de janeiro de 1931 , foram criados os distritos de José da Costa e Cuiambuca , pertencentes a Gameleira. No quadro fixado para vigorar no período 1944-1948, o município é constituído de três distritos: Gameleira, Cuiambuca e José da Costa.

O Decreto-lei Estadual nº 1.116, de 14 de fevereiro de 1945, desmembrou da comarca de Gameleira o termo de Ribeirão, o qual foi elevado a comarca de 2ª entrância. Em divisão territorial datada de 1º de julho de 1960 o município aparece com os mesmos três distritos (Gameleira, Cuiambuca e José da Costa), assim permanecendo em divisão territorial datada de 2005. A comarca de Gameleira foi classificada em 1ª entrância pelo Decreto-lei Estadual nº 61, de 05 de agosto de 1969.