Gədəbəy rayonu Azərbaycanın ən qədim insan yaşayış məskənlərindən biridir. Ərazidə olan tarixi mədəniyyət abidələri eramizdan əvvəl 12-7-ci əsrləri əhatə edən Xocalı-Gədəbəy mədəniyyətinin bir hissəsi kimi tariximizə daxil olmuşdur.

XIX əsrin ortalarinda Gədəbəy rayonu ərazisində mis filizi yataqları kəşf edilmiş və 1855-1856-cı illərdə yerli sahibkarlar tərəfindən misəritmə zavodu tikilmişdir. Daha sonra həmin zavod Almaniyanin "Simens" şirkəti tərəfindən alınaraq, 1865-ci ildə yenidən qurulmuşdur. "Simens" şirkəti tərəfindən 1883-cü ildə Qalakənd misəritmə zavodu tikilmiş, 1879-cu ildə Zaqafqaziyada ilk dəfə uzunluğu 28 km olan Gədəbəy-Qalakənd arasında dəmir yolu çəkilmişdir. Bu dəmir yolunda 4 lokomotiv, 33 vaqon hərəkət etmişdir. Bu gün də həmin yol ilə bağlı salınmiş körpülər tarixi abidə kimi qalmaqdadır. 1883-cü ildə Qalakənd kəndində Çar Rusiyasi ərazisində ilk su elektrik stansiyası tikilmiş, Qalakənd misəritmə zavodunda elektroliz üsulu ilə mis əridilmişdir. Bu zaman Avtopanın mərkəzi şəhəri London, Paris, Sankt Peterburq şəhərlərində kerosin lampalarından istifadə olunduğu halda, Gədəbəydə elektrik işığından istifadə edilirdi. Həmin dövrdə alman alimləri tərəfindən Gədəbəy rayonu ərazisində arxeoloji qazıntı işləri aparılmışdır. Arxeoloji qazıntının nəticələri Almaniyanin "Folker Şpis" elmi nəşriyyatı tərəfindən "Qalakənd" adlı elmi əsər şəklində Berlində çap edilmişdir. Əsər Berlin Dövlət muzeyində saxlanılır.

Qarabağ müharibəsi dövründə Ermənistan Silahlı Qüvvələri tərəfindən 1992-ci ilin avqustun 8-də rayonun iki kəndi Motudərə və Qasımağalı kəndləri, o cümlədən 78 yaşayış evi, 1 məktəb və 2 tibb məntəqəsi yandırılmışdır. Hazırda həmin kəndlərdə məktəb və tibb məntəqəsi, 17 yaşayış evi bərpa olunmuş, digər yaşayış evlərinin bərpası davam etdirilir.  2010-cu il sentyabrın 11-də Azərbaycan Silahlı Qüvvələrinin əsgərləri tərəfindən Gədəbəy rayonunun Zamanlı kəndi ərazisində təxribat törətməyə çalışan Ermənistan xüsusi xidmət orqanlarının əməkdaşı Manvel Sarıbekyan tutulmuşdur. Daha sonrakı araşdırmalar nəticəsindən məlum olmuşdur ki, Manvel Sarıbekyan Azərbaycan tərəfinə kənd məktəbini partlatmaq üçün keçib.