Հնագույն դամբարանադաշտեր են հայտնաբերվել Դիլիջանի Ռեդկին լագերի, Խրտնանոցի և Պապանինոյի տեղամասերում։ Հայտնաբերված նյութերի մեծ մասը գտնվում են Մոսկվայի, Սանկտ-Պետերբուրգի, Թբիլիսիի, Բաքվի և Երևանի թանգարաններում, մի մասն էլ` Դիլիջան քաղաքի երկրագիտական թանգարանում։

Դիլիջանի հիմնադրման բուն տարեթիվը դեռևս հայտնի չէ և չկան դրա մասին գրավոր աղբյուրներ։ Ներկայիս Դիլիջանի տարածքը մտել է պատմական Մեծ Հայքի Այրարատ նահանգի Վարաժնունիք գավառի մեջ։ 4-րդ դարում՝ երբ Հայաստանը բաժանվել է Բյուզադիայի և Պարսկաստանի միջև, այդ հողերը (պատմական Հովք) մտել են Գուգարքի մարզի Ձորափոր գավառի մեջ և հանդիսացել են հայոց թագավորների հանգստավայր և արքայական որսատեղի։ Կապված պատմական իրադարձությունների հետ` քաղաքի տարածքի անվանումները և սահմանները մի քանի անգամ փոխվել են։ 8-րդ դարում այդ տարածքները մտել են Կայենի գավառի կազմի մեջ, իսկ ավելի ուշ` Կուստ-Արցախյան նահանգի մեջ։ 15-րդ դարից մինչև Արևելյան Հայաստանի Ռուսաստանին միավորումը՝ դրանք մտնում էին Գանձակի խանության մեջ։ Այնուհետև դրանք մտել են Ռուսական կայսրության Ելիզավետապոլի նահանգի մեջ։

1926-1976 թթ ընթացքում Դիլիջանի բնակչության թիվը աճել է մի քանի անգամ` 1976 թ-ին կազմելով 24.000 մարդ: Բնակչության ճնշող մեծամասնությունը հայեր են, իսկ 19-րդ դարի 40-ական թթ այստեղ հաստատվել են Ռուսական Կայսրության մարզերից և ստեղծել գյուղական համայնքներ:

Որպես առողջարան, Դիլիջանին 1958թ. տրվել է հանրապետական ենթակայության քաղաքի կարգավիճակ: 1996 թ.-ից, որպես վարչական միավոր մտնում է ՀՀ Տավուշի մարզի մեջ: Բնակչության թիվը ըստ 2011 թվականի մարդահամարի նախնական է, մոտավորապես` 18.000 մարդ:

'