W starożytności żyli tu Scytowie, a w VII wieku mieścił się jeden z ośrodków Wielkiej Bułgarii.
Pierwsze wzmianki o mieście pochodzą z 1174 r., gdy przynależało do Rusi Kijowskiej.
W granicach Wielkiego Księstwa Litewskiego Zburzone w 1399 r. po bitwie nad Worsklą. Od XV wieku w Wielkim Księstwie Litewskim.
Nazwa Połtawa jest po raz pierwszy wspomniana w 1430. Miasto się znajdowało w tym czasie pod panowaniem wielkiego księcia litewskiego Witolda. W 1482 roku Połtawa została zaatakowana przez krymskiego chana Mengli I Gireja. Od 1503 r. Połtawa należała do księcia Michała Glińskiego. W 1508 roku została zabrana mu przez króla Zygmunta I za udział w antypolskim powstaniu. Później jednak została zwrócona rodzinie Glińskich. W roku 1537 gospodarzem Połtawy stał się zięć Glińskich – Bajbuza.
W granicach Korony W 1569 r. Połtawa z Wielkiego Księstwa Litewskiego została przekazana do Korony Królestwa Polskiego. Leżała w województwie kijowskim prowincji małopolskiej. W drugiej połowie XVI wieku w Połtawie znajdowało się w rejestrze około 300 wsi, wśród nich miasta, osady, wioski, tj. obszar ten już wówczas został masowo zasiedlany. Na terenie krainy połtawskiej powstały duże posiadłości Litwinów i Polaków.