Впервые в летописях упоминается в 1078 году в составе Полоцкой земли. Приблизительно с XII века центр Логожского княжества. С XIII века входит в состав Великого Княжества Литовского. Под именем Логоско упоминается как литовский город в «Списке русских городов дальних и ближних».

В разные периоды времени являлся владением Ягайло, Скиргайло, Витовта, князей Чартарыйских, а также графов Тышкевичей.
В 1505 году, в войне с Крымским ханством, город был захвачен татарами, разграблен и сожжён. Во время Северной войны 1700—1721 годов был захвачен шведскими войсками. Тогда же был разрушен Логойский замок, на месте которого в 1765 году был построен монастырь Базилианского ордена.
В результате второго раздела Речи Посполитой в 1793 году оказался в составе Российской империи. В 1814—1819 годах в Логойске построен дворец Тышкевичей, который был разрушен во время Великой Отечественной войны. По некоторым данным, в 1842 году братья Константин и Евстафий Тышкевичи основали в городе археологический музей. Его коллекция послужила основой при создании в 1855 году Виленского археологического музея. В XIX веке — местечко. В 1897 году Логойск становится центром волости Борисовского уезда.
В 1890-х годах в местечке проживало 1180 жителей, большинство — евреи, 685 чел. Действовала синагога и еврейские молитвенные дома, православная церковь, костел.

С 1924 года — центр Логойского района, городской посёлок. В 1998 году присвоен статус города.
В городе действует историко-краеведческий музей имени Константина и Евстафия Тышкевичей и художественная галерея Сергея Фёдоровича Давидовича. В январе 1998 г. был открыт Дом ремёсел, который объединил народных мастеров и умельцев.