Bei archäologische Untersuchungen im Vorfeld geplanter Neubauten am Mühlenanger fanden sich 1999 Spuren eines jungsteinzeitlichen Siedlungsplatzes. Bereits um 5000 vor Christi Geburt siedelten hier Menschen.
Immenhausen ist an der Kreuzung wichtiger Handelsstraßen (Königsstraße, Kasselweg, Alte Mündener Straße) entstanden. Erstmals erwähnt wird Immenhausen am 7. Juli 1123. In Urkunden des 13. Jahrhunderts findet sich Immenhausen, das wohl an Bedeutung gewonnen hat, des Öfteren. So zum Beispiel 1282 bei Schlichtungsverhandlungen zwischen Hessen und Mainz unter Vermittlung König Rudolfs. Immenhausen war zu dieser Zeit Besitz der Herren von Dassel und wurde 1297 vom Landgrafen Heinrich I. von deren Erben erworben. Den frühesten Nachweis über die Stadtrechte liefert eine Urkunde vom 2. November 1298. Immenhausen war bald nach dem Erwerb durch Hessen Festung gegen das im Norden angrenzende mainzische Gebiet (Hofgeismar). Infolge der raschen Grenzverschiebung in Richtung Hofgeismar verlor die Stadt dann aber bald an Bedeutung und wurde Etappe. Sie blieb deshalb in ihrer alten baulichen Anlage bis ins 20. Jahrhundert nahezu unverändert.
Nach dem Zweiten Weltkrieg stieg die Zahl der Einwohner steil an – vor allem durch die Ansiedlung der Flüchtlinge – von 2.473 (1943) auf 3.757 (1946). 1998 ist die Bevölkerung auf 5196 Personen mit weiter steigender Tendenz angewachsen. Neuer Wohnraum entsteht in neuen Siedlungsgebieten, die nach und nach erschlossen werden und die heute die mittelalterliche Stadtanlage umgeben. Inzwischen ist die Bevölkerung in der Kernstadt wieder auf 4730 Einwohner (Stand 23. Juni 2017) geschrumpft.