Yukarı Mezopotamya olarak bilinen Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde kurulan Ceylanpınar'ın tarihi M.Ö.5000 yıllarına dayanmaktadır. İlçede, Asurlular, Hititliler, Abbasiler, Bizanslılar, Selçuklular ve Osmanlı İmparatorluğu gibi devlet ve imparatorluklar uzun yıllar hâkimiyetini sürdürmüştür.
Asurlar döneminde kurulmuş olan Mırri Mutani devletine başkentlik yapan Ceylanpınar, bu dönemde Vaşşugar olarak anılmaktaydı. Bütün bu medeniyetlerin izlerine, tarım işletmeleri arazileri, Büyük Kepez ile Küçük Kepez Tepesi mevkilerinde rastlanmaktadır. Osmanlı İmparatorluğu döneminde Ceylanpınar'ın mülki yönden bağlı olduğu idari birim Suriye sınırları içerisinde kalan Resulayn ilçesidir. Osmanlı döneminde uygulanan toprak sisteminde, bugünkü Ceylanpınar ile Resulayn bölgesi bir "has arazisi" oluşturmaktaydı. Bu bölgenin en son sahibi İbrahim Paşa'dır.
Osmanlı İmparatorluğu'nun parçalanmasından ve Anadolu topraklarının çeşitli devletlerce işgal edilmesinden sonra kazanılan Kurtuluş Savaşı'yla, Şanlıurfa ili ve Ceylanpınar'ın toprakları işgalden kurtarılmıştır. Ankara Antlaşması Türkiye ile Suriye arasında imzalandıktan sonra, sınırı 1921 tarihinde Çoban Bey İstasyonu'ndan Nusaybin'e kadar demiryolu ilerlemiş, ortadan ikiye sınır hattıyla ayrılarak bir tarafı Türkiye, diğer tarafı Fransa'nın kontrolünde bulunan Suriye topraklarında kalmıştır. Türkiye tarafında kalan bölüm Ceylanpınar (Serêkani), Suriye'de kalan bölüme ise Rasulayn (Serêkaniyê) olarak adlandırılmıştır.
Ceylanpınar'ın bir yerleşim yeri olarak ortaya çıkmasının başlangıcı, demiryolu üzerindeki TCDD İstasyonu ve bu istasyondaki işçilerin yapmış olduğu evler ile civarındaki bir kaç çadırdı. 16 yıl sonra, 1937 yılında Ceylanpınar nahiye statüsüne kavuşmuş ve 1960 yılında Belediye kurulmuştur. İl merkezine 141 kilometre uzaklıkta olan Ceylanpınar, 14.01.1982 tarihinde çıkartılan 2585 Sayılı Kanun'la bağlı bulunduğu Viranşehir'den ayrılarak ilçe haline gelmiştir.
Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde, Şanlıurfa İline bağlı bir ilçe olan Ceylanpınar, kuzeyinde Viranşehir, batısında Merkez ve Akçakale ilçeleri, doğusunda Mardin ili, güneyinde de Suriye ile çevrilidir. İlçe topraklarının tamamına yakını Viranşehir Ovası'nda yer almaktadır.
İlçe topraklarını kuzeyde Karacadağ eteklerinden doğan Habur Çayı sulamaktadır. Şanlıurfa'ya 142 km uzaklıktaki ilçenin yüzölçümü 2.020 km2'dir. Ulusal Veri Tabanı verilerine göre; Ceylanpınar ilçe merkezi 48.050, köy nüfusu 29.931 kişi olarak belirlenmiş, Köyleriyle birlikte toplam nüfusu 77.981'dir.
İlçede Karasal iklim hüküm sürmekte olup, yazları sıcak ve kurak, kışlar yağışlı ve ılıman geçer.
İlçe ekonomisi tarım ve hayvancılığa dayalıdır. Yetiştirilen tarımsal ürünlerin başında arpa, buğday, burçak, kenevir, pamuk, ayçiçeği, Antepfıstığı, mercimek, mısır, nohut ve yem bitkileri gelmektedir. Bunların yanı sıra narenciye, sebze ve meyve de üretilmektedir. Hayvancılıkta sığır ve koyun yetiştirilmektedir.
İlçede 1943 yılında Devlet Üretme Çiftliği kurulmuş olup, ilçe alanının büyük bir bölümünü (1.700 km2) kaplamaktadır. Türkiye'nin ve dünyanın en büyük deneme çiftliklerinden biridir. Burada tarla tarımı, bahçe kültürü ve hayvancılık konularında etkinlik yapılmaktadır. Topraklarının yarıdan fazlası tarım ürünleri için ayrılmıştır. Çiftlik aynı zamanda Şanlıurfa'nın bütün tohumluk buğday ihtiyacını karşılamaktadır.
İlçenin İlkçağ tarihi ile ilgili kesin bilgi olmamakla birlikte geçmiş tarihinin çok eskilere dayandığı sanılmaktadır. MÖ.2000'lerde Hititlerin ve Asurluların hâkimiyetine giren yöre MÖ.612'de Babillerin sınırları içerisinde kalmıştır. Daha sonra Medler ve Persler yöreye egemen olmuş, Büyük İskender'in MÖ.332'de Anadolu'daki Pers hâkimiyetine son vermesinden sonra Urfa yöresi ile birlikte Birecik de Makedonya Krallığının egemenliği altına girmiştir. Büyük İskender'in ölümünden sonra Seleukoslar yöreye hakim olmuş, bunu Osrhoene Krallığı ve Romalılar izlemiştir. Roma'nın 395'te ikiye ayrılmasından sonra Doğu Roma (Bizans) sınırları içerisinde kalmış, Bizanslılar ile Sasaniler arasında sık sık el değiştirmiştir. Yöre MS.640 yılında Arap istilasına uğramış, 661 yılında Emevilerin, 750'de Abbasilerin hâkimiyeti altına girmiştir.
Malazgirt Savaşı'ndan (1071) sonra Selçuklular buraya kadar uzanmıştır (1087) Urfa'nın Zengilerin eline geçmesinden sonra Urfa yöresi ile birlikte Ceylanpınar da Musul Atabeylerinin eline geçmiş, daha sonra Eyyubiler ve Selçuklular arasında zaman zaman el değiştirmiştir. Moğol istilasına uğrayan yöre, Yavuz Sultan Selim'in Mısır Seferi (1517) sırasında Osmanlı topraklarına katılmıştır.
I.Dünya Savaşı'ndan sonra İngilizlerin işgaline uğramıştır. Cumhuriyetin ilanından sonra 1937'de Viranşehire bağlı bir bucak olmuş, 1960'ta Belediye teşkilatı kurulmuştur. 1982 yılında da Şanlıurfa iline ilçe konumuna getirilmiştir.