Paulínia surgiu na época colonial, quando o governo português doava sesmarias aos interessados em cultivá-las. Na região onde hoje é a cidade, havia duas grandes sesmarias, doadas em 1796 e 1807 e localizadas entre os rios Atibaia e Jaguari. A região era um sertão inculto nos arredores de Campinas, com flora e fauna exuberantes e habitado por índios.
A sesmaria doada em 1807 levava o nome de Morro Azul e foi dela que surgiu a Fazenda do Funil, a maior das fazendas da região, onde atualmente se localiza a cidade de Cosmópolis, pertencente a José Paulino e seus irmãos. Do Funil foi desmembrada a Fazenda São Bento, comprada pelo Comendador Francisco de Paula Camargo para produção de café, em 1885.
Em 1890 é fundada, em Campinas, a Companhia Carril Agrícola Funilense, que visava a construção de uma linha férrea que ligasse Campinas à Fazenda do Funil. Em 1892, José Paulino autoriza os empréstimos para a construção da via férrea ligando Campinas à Fazenda do Funil.
Foi neste período que a região sofreu com a influência de vários projetos de imigração que visavam substituir a mão de obra escrava por estrangeiros. Assim, a região de Paulínia recebeu um grande número de imigrantes italianos.
Com a aprovação e o início da construção da linha férrea, assim como a construção da estação de José Paulino, em 1897 também se iniciou a construção de uma pequena capela, a São Bento, nas terras da Fazenda São Bento, sendo inaugurada seis anos depois e dedicada ao santo popular entre os moradores por proteger contra picadas de cobras, abundantes na região e existente até os dias atuais no centro de Paulínia.
Com a chegada dos imigrantes e a inauguração da via férrea e suas estações, em 18 de setembro de 1899, a região do bairro de São Bento estabeleceu uma nova ordem, mesclando os costumes dos habitantes das fazendas a novos hábitos, músicas, cultura e religião.
As estações ao longo da linha receberam os nomes de diretores e membros da própria Companhia: “Barão Geraldo”, “José Paulino Nogueira”, “João Aranha”, “José Guatemozin Nogueira” e “Artur Nogueira”, dentre outras que levaram o nome da fazenda onde estavam situadas: “Santa Genebra”, “Deserto”, “Santa Terezinha” e “ Engenho”.
Em 1921, com a concentração de moradores no entorno da estação de José Paulino, José de Seixas Queiroz e sua esposa abriram a primeira escola da região denominada “Escolas Reunidas de José Paulino”, momento esse que muitos consideram a fundação do Munícipio de Paulínia.
Em 1942, a Companhia Química Rhodia compra e começa a instalação de uma unidade na Vila de José Paulino, alterando não só a economia do distrito, mas de toda a região, e em 1944 são produzidos os primeiros litros de álcool com a cana colhida na Fazenda do Funil.
Através do decreto-lei 14.334, em 30 de novembro de 1944, a Vila de José Paulino passa a ser considerada um distrito, levando o nome de Paulínia. Esse decreto impedia que as localidades utilizassem nomes de pessoas.
A partir de então se inicia um movimento emancipatório entre a população culminando na realização de um plebiscito em 1963 sobre a emancipação de Paulínia em relação a Campinas e, em 28 de fevereiro de 1964, o Diário Oficial do Estado de São Paulo publicou a Lei 8.092, que instaura o Município de Paulínia. A cidade realizou suas primeiras eleições no ano seguinte, em 1965.
Em 1966, o Governo Federal decide implementar uma refinaria da Petrobras em Paulínia, e em 1968 é formalizada a documentação e a doação das terras onde foi construída a Replan, inaugurada em 12 de maio de 1972.
