Поселення під назвою Синява виникло на початку XIV ст. навколо місця, де річка Іква впадає у Південний Буг. Після знищення поселення татарами, під час одного з набігів, жителі, які зуміли врятуватися, піднялися на 10 верств за течією Ікви і заснували поселення під такою ж назвою (тепер Стара Синява). В середині XIV ст. частина втікачів повернулась на старе місце, до гирла Ікви, відбудовувши там село (тепер Нова Синявка).
Стара Синява належала Сенявським (з середини XVII ст. — Чарторийським). В другій половині XIV ст. тут споруджено замок 1640 року збудовано римо-католицький костел. Під час Визвольної війни українського народу 1648—1654 рр. старосинявці активно включились у боротьбу. У липні 1648 року козацькі загони, очолювані Максимом Кривоносом визволили містечко. Стара Синява ввійшла до Брацлавського полку. Жителі містечка у складі військ Богдана Хмельницького брали участь у битві під Пилявцями.
Після того, як Поділля після третього поділу Речі Посполитої відійшло до Російської імперії Стара Синява 1797 року стала волосним центром Літинського повіту Подільської губернії.
Відповідно до адміністративного поділу 1923 року створено Старосинявський район[3], який входив до Проскурівської округи. У лютому 1931 року Старосинявський район увійшов до складу Летичівського району. Постановою ЦВК УРСР від 26 лютого1935 року район було відновлено.
Суттєву частину населення містечка (1237 осіб станом на 1939 рік, тобто 21 %) становили євреї. Під час Другої світової війни єврейська спільнота була знищена нацистами: 19 серпня 1941 р. в котловані на північ від цукрового заводу було розстріляно півтисячі євреїв, а влітку 1943 року — ще близько 80. Крім того, частину старосинявських євреїв було страчено 23 липня 1942 року в Старокостянтинові[5].
В 1959 році Стара Синява була віднесена до категорії селищ міського типу, а села південної частини ліквідованого Остропільського району відійшли до Старосинявського. Але невдовзі Старосинявський район знову віднесено до складу Летичівського району. У грудні 1966 року Указом Президії Верховної Ради було сформовано 4 райони, у тому числі — і Старосинявський. Його територія залишилася без змін до нинішнього часу.
У 1995 році у приміщені будинку культури відкрито музей-діораму «Пилявецька битва» (автори діорами художники Бесараба Л., Ісаєв А., Павлович Я., автор експозиції Сергій Єсюнін)[6].
Населення
1989 року чисельність населення становила 6471 особа.
Згідно перепису 2001 року населення 5994 мешканці.
↑Сердунич, Л.А. (2022). До історії ойконіму селища Стара Синява: До 480-річчя з часу надання місту Стара Синява (нині - селище міського типу) Магдебурзького права // Календар знаменних і пам'ятних дат Хмельниччини на 2023 рік (укр) . Хмельницький: ФОП Стрихар. с. 69—72.
↑Русий, І.П. (2016). Старосинявщина в історії та документах (укр) . Хмельницький: Мельник А.А. с. 304 с., фото.
Сердунич Л.А. До історії ойконіму селища Стара Синява: До 480-річчя з часу надання місту Стара Синява (нині - селище міського типу) Магдебурзького права // Календар знаменних і пам'ятних дат Хмельниччини на 2023 рік: реком. бібліограф. довідник/ уклад. : О.М. Шеін, В.М. Борейко.- Хмельницький, 2022. - С.69-72.
Старосинявщина в історії та документах [Текст] / І. П. Русий ; Держ. архів Хмельниц. обл., Старосиняв. райдержадмін, Хмельниц. обл. орг. Всеукр. Спілки краєзнавців України. - Хмельницький : Мельник А. А., 2016. - 304 с. : фото. - (Праці Державного архіву Хмельницької області) (Славетна Старосинявщина).
Шлях довжиною у чверть століття [Текст] : краєзнавчий збірник / І. П. Русий. - 2-ге вид., випр. та доп. - Хмельницький : Крисюк С. Г., 2015. - 136 с. : фото. - (Славетна Старосинявщина)