O marco inicial do desbravamento do território onde atualmente se situa o município de Sertânia foram as “entradas”, que buscavam aprisionar os índios para o trabalho na região canavieira. Existem indícios de que os holandeses estiveram na região, onde se aliaram aos cariris, contra os portugueses. Em 1782, Antão Alves de Souza, natural de Vitória de Santo Antão, mudou-se para Moxotó com a intenção de desenvolver negócios de gado. Lá chegando, casou-se com D. Catarina Ferreira da Silva, filha do português Raimundo Ferreira de Brito, e fundou uma fazenda de gado em terras do sogro.

Na primeira década do século XIX, Antão Alves iniciou a construção de uma capela sob a invocação de Nossa Senhora da Conceição, em terras da fazenda, nas proximidades de sua residência. Terminada a construção, em 1810, o fazendeiro concedeu uma área de uma légua quadrada de terreno, para patrimônio da igreja. Pouco a pouco, famílias vindas de diferentes lugares começaram a habitar as proximidades do local, dando origem a uma povoação.

Naquela época os sertanejos tinham o costume de fixar-se em terras onde houvesse água em abundância. Pelo fato de a região ser banhada pelo rio Moxotó, o seu progresso foi rápido e constante. Junto ao povoado existiam duas lagoas formadas pelo rio Moxotó, as quais, por sua situação, eram conhecidas por Lagoa de Cima e Lagoa de Baixo. A fazenda de Antão Alves de Souza localizava-se nas proximidades da Lagoa de Baixo, daí surgindo a denominação “Alagoa de Baixo”, tanto da fazenda quanto da localidade.

A freguesia foi criada pela Lei Provincial nº 93, de 04 de maio de 1842, a qual erigiu em matriz a capela de Nossa Senhora da Conceição de Alagoa de Baixo. Essa lei também criou o distrito, com a mesma denominação, subordinado ao município de Cimbres (atual Pesqueira). O distrito foi confirmado pela Lei Provincial nº 639, de 03 de junho de 1865. A freguesia tornou-se município pela Lei Provincial nº 1.093, de 24 de maio de 1873, com sede na povoação de mesmo nome, a qual foi elevada à categoria de vila, com território desmembrado do território de Cimbres. A instalação da vila e município de Alagoa de Baixo ocorreu em 29 de abril de 1878. A comarca de Alagoa de Baixo foi criada por Ato governamental de 10 de junho de 1890, e confirmada pelo Decreto Estadual nº 578, do dia 18 do mesmo mês e ano, tendo Álvaro Barbalho Uchoa Cavalcanti como primeiro juiz de Direito.

Com o regime republicano, o município foi constituído no dia 23 de junho de 1893, adquirindo autonomia legislativa, com base na Constituição Estadual e no art. 2º das disposições gerais da Lei Estadual nº 52, de 03 de agosto de 1892 (Lei Orgânica dos Municípios), promulgada durante o governo de Alexandre José Barbosa Lima. Em 1903 a comarca de Alagoa de Baixo foi suprimida, passando a termo judiciário de Afogados da Ingazeira. A Lei Estadual nº 782, de 23 de maio de 1906, desanexou o município de Alagoa de Baixo da comarca de Afogados da Ingazeira, passando a constituir termo judiciário da comarca de Pesqueira.

A sede municipal foi elevada à categoria de cidade pela Lei Estadual nº 991, de 1º de julho de 1909. Por Lei Municipal de 15 de outubro do mesmo ano foi criado o distrito de Custódia, anexado a Alagoa de Baixo. Em divisão administrativa referente ao ano de 1911 o município compõe-se dos distritos de Alagoa de Baixo e Custódia. A comarca de Alagoa de Baixo foi restaurada pela Lei Estadual nº 1.228, de 06 de junho de 1914. O distrito de Custódia foi desmembrado do município de Alagoa de Baixo e elevado à categoria de município pela Lei Estadual nº 1.931, de 11 de setembro de 1928.

A Lei Municipal nº 96, de 18 de janeiro de 1929, criou o distrito de Algodões, subordinado a Alagoa de Baixo. No quadro de divisão administrativa referente ao ano de 1933, o município é constituído pelos distritos de Alagoa de Baixo e Algodões. Em divisões territoriais datadas de 31 de dezembro de 1936 e 31 de dezembro de 1937, o município aparece com quatro distritos: Alagoa de Baixo, Algodões, Henrique Dias e Rio da Barra.

O Decreto-lei Estadual nº 952, de 31 de dezembro de 1943, mudou o topônimo para Sertânia (comarca, município, distrito, cidade), neologismo provavelmente associado à sua condição de cidade sertaneja. Em divisão territorial datada de 1º de julho de 1950 o município, já denominado Sertânia, aparece com quatro distritos: Sertânia (ex-Alagoa de Baixo), Algodões, Henrique Dias e Rio da Barra. Pela Lei Municipal nº 133, de 14 de fevereiro de 1953, foi criado o distrito de Albuquerque Né, com terras do distrito de Rio da Barra, e anexado ao município de Sertânia. Em divisão territorial de 1º de julho de 1960 o município é constituído de cinco distritos: Sertânia, Albuquerque Né, Algodões, Henrique Dias e Rio da Barra, assim permanecendo em divisão de 2005. A comarca de Sertânia é classificada como de 2ª entrância, formada por termo judiciário único.