Расположен в 37км к югозападу от Владимира преимущественно на правом берегу реки Клязьма (приток Оки) в северозападной части Мещёрской низменности
В прошлые времена место, где расположен город, считалось непроходимым из-за густых лесов и болот. В источниках XVII—XIX веков оно именовалось Собинской (Собенной, Собиной) пустошью, название которой, по одной из версий происходит от антропонима, мужского личного имени Собин (встречается в источниках с XV века), а по другой — от слов «особенный», «особый» (в значении «отдельный»).
Перспективы освоения этих территорий открылись в середине XIX века, после того, как в четырёх вёрстах от нынешнего города прошла Московско-Нижегородская железная дорога.
В 1856 году братья Матвей Васильевич и Лука Васильевич Лосевы приобрели за 2500 рублей серебром участок Собинской пустоши у её владельца, графа Александра Николаевича Зубова, с целью строительства здесь текстильной фабрики. Оборудование для фабрики доставлялось из Англии, строительством также руководили англичане.
19 октября 1858 года прядильная фабрика товарищества Собинской мануфактуры была открыта. Одновременно с фабрикой зародился и развивался посёлок: строилось жильё для рабочих, больница, школа, храм Воскресения Христова, в 1860-е годы были сооружены наплавной мост через Клязьму и каменная дорога, связавшая фабрику со станцией Ундол.
10 апреля 1929 года Собинка становится центром одноимённого района Владимирского округа Ивановской Промышленной области. С 11 марта 1936 года в составе Ивановской области.
Годы первых пятилеток связаны с модернизацией фабрики, получившей название «Коммунистический авангард», старое английское оборудование было заменено на отечественное. В посёлке появился клуб, новые школы и детские сады, на берегу Клязьмы разбит парк Текстильщиков. 18 сентября 1939 года рабочему посёлку Собинка был присвоен статус города.
Развитие города было прервано Великой Отечественной войной. Около трёх тысяч собинцев ушли на фронт, 1485 человек не вернулись с войны.
С образованием 14 августа 1944 года Владимирской области Собинка передаётся в её состав. В 1963 году Собинка получила статус города областного подчинения, с марта 1964 по январь 1965 года относилась к Ставровскому району. Среди важных событий послевоенного времени — ввод в эксплуатацию новой ткацкой фабрики, а также появление в юго-восточной части города швейной фабрики, возле которой вырос новый микрорайон.
В 2008 году Собинка из города областного подчинения преобразована в город районного подчинения Собинского района.