Точної дати заснування тут села не встановлено. За одними відомостями, Зачепилівка виникла в першій половині XVII ст. в результаті запорізької колонізації; за іншими — заснування села припадає на кінець XVII — початок XVIII ст., коли вихідці з Полтавського полку осіли хуторами по річках Орчику, Берестовій та Орелі. Серед селищ на річці Берестовій згадується і Зачепилівка.
В перші десятиліття свого існування село зростало повільно. У 1764 році тут налічувалося 734 чол., а через 20 років — у 1784 році — 759 чоловік.
Основним господарським заняттям населення було землеробство і скотарство; багато хто чумакував. Займалися жителі села також рибальством та полюванням.
У 1802 році, після створення Полтавської губернії, Зачепилівка стала волосним центром Костянтиноградського повіту. На той час тут проживало 1068 чоловік 5, часто відбувалися ярмарки, на які їздили жителі з навколишніх сіл.
За даними на 1859 рік у власницькому та козацькому селі Костянтиноградського повіту Полтавської губернії, мешкало 1800 осіб (881 чоловічої статі та 919 — жіночої), налічувалось 296 дворових господарств, існувала православна церква, відбувалось 3 ярмарки на рік.
Станом на 1885 рік у колишньому державному селі Леб’язької волості мешкало 2318 осіб, налічувалось 481 дворове господарство, існували православна церква, школа, постоялий будинок, 3 лавки, 42 вітряних млини, відбувалось 3 ярмарки на рік.
За переписом 1897 року кількість мешканців зросла до 4054 осіб (2013 чоловічої статі та 2041 — жіночої), з яких 4036 — православної віри.
Станом на 1900 рік село було центром окремої, Зачепилівської волості.
У 1932-33 році селище зазнало втрат внаслідок голодомору.
В ході Другої світової війни в 1941 – 1943 рр. Селище було окуповане німецькими військами. 7 жовтня 1941 року радянські війська відступили з Зачепилівки.
У 1968 – зміна статусу на селище міського типу.
У січні 1989 року чисельність населення становила 5130 чоловік.
У травні 1995 року Кабінет міністрів України затвердив рішення про приватизацію перебували в селищі райсільгосптехніки і райсільгоспхімії, в липні 1995 року було прийнято рішення про приватизацію відгодівельного радгоспу.
У 1997 році перебувало в селищі ПТУ було ліквідовано.
За даними перепису 2001 року чисельність населення становила 4409 чоловік, за станом на 1 січня 2013 року – 3753 осіб.
Поблизу Зачепилівки у 2013 році Германо-Слов’янською археологічною експедицією Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна знайдено 3 поховання, які датуються 2—3 ст. н. е. Були знайдені гончарна та ліпна кераміка, залізний ніж, а також пряжка від паска.
