Ym Machynlleth y sefydlodd Owain Glyndŵr ei Senedd Gymreig yn 1404. Mae gan y dref hawl felly i hawlio mai hi yw ‘prifddinas hynafol Cymru’. Dyma safle’r bont gyntaf i fyny’r afon dros Afon Dyfi.
Mae tystiolaeth fod anheddiad yn ardal Machynlleth yn dyddio o’r Oes Efydd Gynnar (tua 2750 mlynedd yn ôl) gyda thystiolaeth o gloddio am gopr o fewn milltir o ganol y dref. Efallai fod chwedl ‘Cantre’r Gwaelod’, y ddinas arbennig oedd â thiroedd ffrwythlon sydd bellach wedi’u colli dan y môr y tu hwnt i Aberdyfi, yn sôn am y cyfnod hwn, neu am anheddwyr ymhellach yn ôl mewn hanes - efallai cyn belled yn ôl â diwedd yr oes iâ, pan arweiniodd y codiad yn lefel y môr at newid aruthrol i arfordir Prydain.
Yn ddiweddarach, cododd y Rhufeiniaid gaer fechan ym Mhennal, bedair milltir i’r gorllewin o Fachynlleth, ac mae tystiolaeth archeolegol yn awgrymu fod anheddiad Rhufeinig bychan o amgylch y gaer honno.
Mae un o’r cyfeiriadau ysgrifenedig cyntaf am Fachynlleth yn Siarter Frenhinol 1291, a roddwyd gan Edward I i Owen de la Pole, Arglwydd Powys. Roedd y Siarter hon yn caniatáu i Fachynlleth gynnal marchnad bob dydd Mercher a dwy ffair y flwyddyn; traddodiad sy’n parhau hyd heddiw. Mae’n amlwg fod y farchnad a’r ffeiriau wedi helpu Machynlleth i ffynnu yn ystod y canol oesoedd, ac ymlaen i Oes Fictoria, gyda thystiolaeth yn awgrymu fod anifeiliaid yn cael eu harwain yno o bob rhan o Gymru a hefyd o Swydd Henffordd a Swydd Amwythig, i gael eu gwerthu.
Mae gan y dref hanesyddol nifer o adeiladau diddorol, yn ogystal â Senedd-dy Owain Glyndŵr. Mae Royal House, sydd wrth y brif ffordd trwy’r dref, yn enghraifft wych o dy o'r canol oesoedd. Credir fod cnaf o’r enw Dafydd Gam wedi cael ei garcharu yn y Royal House rhwng 1404 a 1412 am geisio llofruddio Owain Glyndŵr. Ar ôl ei ryddhau, mae’r cofnodion hanesyddol yn dangos fod Dafydd wedi mynd ymlaen i ymladd gyda Harri V ym Mrwydr Agincourt ac yn wir, caiff ei enwi fel un o’r meirw yn nrama Henry V gan Shakespeare.
Traddodiad arall yn ymwneud â Royal House yw bod Charles I wedi aros yno yn 1643 - gan arwain at yr enw ‘Royal House’.
Ar 29 Tachwedd 1644, ger Pont ar Ddyfi, cafwyd brwydr rhwng byddin Oliver Cromwell o dan arweinyddiaeth Syr Thomas Myddleton o Gastell y Waun a’r Brenhinwyr. Lladdwyd nifer lawer a chafodd nifer o dai ym Machynlleth oedd yn eiddo i’r Brenhinwyr eu llosgi.
Yn y bedwaredd ganrif ar bymtheg, priododd merch i dirfeddiannwr lleol amlwg â’r Is-iarll Seaham, ail fab i drydydd Marcwis Londonderry ac ymgartrefodd y ddau yn Y Plas ym Machynlleth. Yn dilyn marwolaeth ei dad, daeth Is-iarll Seaham yn Iarll Vane. Adeiladwyd y cloc mawr sy’n sefyll yng nghanol Machynlleth ar safle hen Neuadd y Dref gan drigolion y dref i ddathlu fod Charles Stewart Vane-Tempest, Is-iarll Castlereagh, a mab hynaf Iarll Vane a’i wraig wedi dyfod i oed. Gosodwyd y garreg sylfaen ar 15 Gorffennaf 1874.
Un arall o’u meibion, yr Arglwydd Herbert Vane-Tempest, oedd yr olaf o’r teulu i fyw yn y Plas, sydd i’w weld ar y ffordd i mewn i Fachynlleth o’r de. Cafodd ei ladd yn namwain rheilffordd Aber-miwl ar Reilffordd y Cambrian, ac ar ôl ei farwolaeth, defnyddiwyd Plas Machynlleth i ddechrau fel cyfleuster milwrol yn ystod yr Ail Ryfel Byd, ac yna fe’i rhoddwyd i bobl y dref.