Расположен в северозападной части Владимирской области на реке Пекше (приток реки Клязьмы) в Юрьевском ополье на отрогах Московской возвышенности в 74км от Владимира в 131км от Москвы (через Киржач) в 40км от Александрова в 30км от ЮрьеваПольского Входит в СевероЗападный внутриобластной экономический район
Климат города умеренно континентальный Здесь тёплое лето довольно холодная зима и хорошо выраженные переходные периоды— весна и осень Средняя температура июля составляет 182C января96C Среднегодовое количество осадков — 584мм По многолетним наблюдениям количество дней с температурой выше 0C составляет 151 день Снеговой покров держится 4—5 месяцев снег укрывает землю обычно в конце ноября— начале декабря сходит снег с открытых мест в середине апреля в лесув конце апреля
Средняя годовая температура43C абсолютный минимум46C абсолютный максимум37C Самый холодный месяц —январь Самый тёплый месяц —июль
Основан в 1871 году как рабочий посёлок при медерасковочном и проволочном заводе московского купца Александра Кольчугина близ села Васильевского, на речке Белой, впадающей в реку Пекшу, и назван его именем. Завод бурно развивался, с ним рос рабочий посёлок. После 1887 года в посёлке были построены кирпичные и рубленые одно- и двухэтажные дома для специалистов и большие казармы-общежития для рабочих.
В 1896 году вблизи завода открылся участок железной дороги Александров — Кинешма, что существенно ускорило развитие завода и посёлка.
В 1900—1905 годах на территории завода, близ речки Белой, снесли первые деревянные дома и на их месте построили большой 4-этажный корпус давильного завода (производство самоваров).
К 1915 году завод «Товарищество Кольчугина» был крупным заводом, на нём работало свыше 10 тыс. человек. Особенно бурный рост рабочего посёлка с расширением завода пришёлся на 1930—1940-е годы. К тому времени на заводе работало более 12 тыс. человек, а население в посёлке превышало 15 тыс. человек.
В 1922 году в Кольчугине были получены первые образцы кольчугалюминия, сплава, разработанного на базе завода имени Орджоникидзе, по имени которого назван сплав. Из этого сплава был изготовлен первый отечественный металлический самолёт АНТ-2.
В 1924—1925 годах в так называемом Ленинском посёлке (квартал между нынешними улицами Победы, Алексеева, Щорса, Мира) появились первые капитальные многоквартирные дома. Также до войны построили несколько многоэтажных домов в том же Ленинском посёлке и в центре города вокруг сквера на улицах Ленина и III Интернационала.20 марта 1931 года рабочий посёлок получил статус города.
В 1937 году на ровном взгорье Васильевского увала, бывших Васильевских полях и угодьях был оборудован аэродром и при нём открыт аэроклуб. Кольчугинский аэроклуб существовал до 1942 года и за 5 лет подготовил более 300 гражданских и военных пилотов. Аэродром работал до застройки Первого микрорайона.
Весной 1941 года Кольчугино получило статус города областного подчинения.
В послевоенные 1950—1960-е годы началась активная застройка свободных площадей Васильевского посёлка. В это время город включил в свои границы деревню Тонково.
В 1977 году на реке Пекше была закончена постройка плотины и заполнено Кольчугинское водохранилище.
В 1990-е годы на территории бывшего аэродрома началось возведение кирпичных многоэтажных домов.
6 марта 2000 года в соответствии с Законом Владимирской области № 11-ОЗ город Кольчугино и Кольчугинский район были объединены в одно муниципальное образование округ Кольчугино.
14 февраля 2001 года в состав города был включён посёлок Белая Речка.
В 2006 году в результате реформы местного самоуправления город вошёл в состав Кольчугинского муниципального района как городское поселение город Кольчугино, в состав которого, кроме города, вошли населённые пункты бывшего Литвиновского сельсовета: п. Литвиново, п. Зеленоборский, деревни. Литвиново, Гольяж, Дмитриевский погост, Марьино, Зайково, Абрамовка, Отяевка, Литвиновские Хутора.