Η Πολυρρήνια υπήρξε μια από τις σημαντικές πόλεις–κράτη της Κρήτης, η οποία διαδραμάτισε πρωταγωνιστικό ρόλο στην ιστορία της. Στη μυθολογία γίνεται πρώτη αναφορά στην πόλη της Ποληρρήνιας όπου ο Αγαμέμνονας επιστρέφοντας από την Τροία πέρασε από την Πολυρρήνια για να προσφέρει θυσία, αλλά πριν την τελειώσει πληροφορήθηκε, ότι οι αιχμάλωτοι του έκαψαν τα πλοία και αναγκάστηκε να φύγει αφήνοντας την προκείμενη θυσία μισοτελειωμένη. Ήδη από τα Ελληνιστικά χρόνια οι αρχαίοι συγγραφείς αναφέρονται στην πόλη με το όνομα Πολυρρηνία ή Πολυρρήνιον (Πλίνιος).Το όνομα της πόλης σημαίνει έναν τόπο με πολλά πρόβατα, όπως μαρτυρείται από τον Στέφανο Βυζάντιο και το λεξικό Σούδα. Το δεύτερο συνθετικό Fρην απαντάται ήδη στις μυκηναϊκές πινακίδες σε λίστες δέρματος προβάτων. Από την ετυμολογία της λέξης γίνεται σαφής αναφορά στην κύρια ασχολία των κατοίκων της πόλης με την κτηνοτροφία αφού η λέξη Πολυρρήνια σημαίνει "πολλά πρόβατα" (ρήν = πρόβατο, αρνί).
«Πολυρρήνια· πόλις Κρήτης, από του πολλάς ρήνας,
τουτέστι πρόβατα, έχειν.»
Ηρωδιανός από την Αλεξάνδρεια, Καθολική Προσωδία, 297.35.
Στην Ελληνική Αρχαιότητα (μέχρι 69 π.Χ.) η δυτική Κρήτη παρουσιάζει πρωταρχική θέση και σημαντική εποικιστική δραστηριότητα. Από τις σημαντικότερες και ισχυρότατες ανεξάρτητες πόλεις ήταν η Πολυρρήνια μαζί με το επίνειο της, την Κίσσαμο και τη Φαλάσσαρνα. Σύμφωνα με την παράδοση που διασώζει ο Στράβωνας η αρχαία Πολυρρήνια χτίστηκε το 1100 π.Χ. από τους Αχαιούς και τους Λάκωνες αποίκους, όπου από τους τελευταίους υιοθέτησε συστήματα διοίκησης και πολιτικής (αριστοκρατία). Το κατοικείν στην περιοχή υπήρχε από παλαιότερα με την κατοίκηση να οργανώνεται σε μικρούς οικισμούς (κωμηδόν ωκούν). Επίσης στο οχυρό συνοίκησε και γηγενής πληθυσμός από παλιότερους ορεινούς οικισμούς της περιοχή που κατέφυγε εκεί μετά τον περιτειχισμό και την ανάπτυξή της.
«...προς εσπέραν δ’ όμοροι τοις Κυδωνιάταις
Πολυρρήνιοι, παρ’ οις εστι το της Δικτύννης
ιερόν· απέχουσι δε θαλάττης ως τριάκοντα
σταδίους, Φαλασάρνης δε εξήκοντα. Κωμηδόν δ’
ώκουν πρότερον· ειτ’ Αχαιοί και Λάκωνες
συνώκησαν τειχίσαντες ερυμνόν χωρίον βλέπον
προς μεσημβρίαν.»
ΣΤΡΑΒΩΝΑΣ, ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΑ 10.4.13.
.
Η αρχαία Πολυρρήνια ήταν στην Μινωική Κρήτη και για πολλούς αιώνες μια από τις πιο ισχυρές πόλεις-κράτη της Κρήτης, η οποία φημιζόταν για το αξιόμαχο του στρατού της ενώ συνέχισε να ισχυροποιείται κατά τα κλασικά και ιδιαίτερα κατά τα ρωμαϊκά χρόνια, ενώ αποτελούσε ένα ισχυρό πολιτικό κέντρο. Μια σειρά γεγονότων δικαιολογούν αυτή την υπεροχή της. Πριν από το 220 π.Χ., όταν η Κνωσός και η Γόρτυνα είχαν συμμαχήσει και είχαν υποτάξει όλη σχεδόν την Κρήτη, η Πολυρρήνια, αποσπάστηκε από την συμμαχία τους και συμμάχησε με τη Λύττο και με το Φίλιππο τον Ε', το βασιλιά της Μακεδονίας, που τους έστειλε στρατιωτική βοήθεια για να πολιορκήσουν την Κυδωνία, τα Άπτερα την Ελεύθερνα και τις ανάγκασαν να εγκαταλείψουν τη συμμαχία με την Κνωσό. Αξίζει να σημειωθεί ότι εκτός της Κνωσού, η Φαιστός ήταν πάντοτε στο αντίπαλο στρατόπεδο.
Κατά τη Ρωμαϊκή περίοδο, η Πολυρρήνια σύναψε συμμαχία με τους Ρωμαίους κατακτητές, κάτι που για πρώτη φορά ιστορικά της έδωσε το πολιτικό προβάδισμα απέναντι στον αιώνιο αντίπαλό της, την Κυδωνία (Χανιά), με συνέπεια εκείνη την εποχή να ακμάσουν και τα δύο λιμάνια της. Αξιοσημείωτο είναι ό,τι λόγω της συμμαχίας με τους Ρωμαίους πέρασε στην επιρροή της το ιερό της Δικτυννέας Άρτεμης, θεότητας όπου μαζί με τον Κρητογενή Δία λατρεύονταν ιδιαίτερα, ενώ ταυτόχρονα η πόλη κατάφερε να διατηρήσει την δυνατότητα κοπής νομίσματος που είχε αποκτήσει κατά τη κλασσική περίοδο. Η Πολυρρήνια συνέχισε να κατοικείται, από ολοένα και μικρότερο πληθυσμό, μέχρι και τα Βυζαντινά χρόνια, οπότε και εγκαταλείφθηκε και από τους τελευταίους κατοίκους της. Αναφορές έχουμε για κατοίκηση πάλι κατά την ενετοκρατία και τουρκοκρατία όπου και παρουσιάζεται αυξημένη οικοδομική δραστηριότητα, κτίσματα τα οποία διατηρούνται ως σήμερα. Κατά την σύγχρονη ιστορία οι κάτοικοι της Πολυρρήνιας άρχισαν να μετακινούνται από την πόλη προς το λιμάνι της Κισσάμου, η οποία τελικά έγινε το μεγαλύτερο οικιστικό κέντρο της περιοχής.
Σήμερα στην Πολυρρήνια δεν κατοικούν περισσότεροι από εξήντα κάτοικοι. Επιπλέον το χωριό σώζει μνημεία από όλες τις περιόδους και οικονομικά εξαρτάται από τον τουρισμό. Η εμπορική και οικονομική δύναμη της άλλοτε πόλης έχει εξασθενήσει εφόσον έχει εξασθενήσει η κτηνοτροφία της.
Αυτό που τελικά έμεινε από την Πολυρρήνια, την πανίσχυρη αυτή πόλη της αρχαιότητας, είναι η εντυπωσιακή της οχύρωση, η οποία αργότερα επισκευάστηκε και χρησιμοποιήθηκε για αιώνες από τους Ενετούς, και η οποία είναι σήμερα ορατή σε πολλά σημεία της ιστορικής αυτής τοποθεσίας. Το σημερινό χωριό της Πολυρρήνιας, έχει χτιστεί δίπλα στην τοποθεσία της ομώνυμης ιστορικής αρχαίας πόλης με πολλά απομεινάρια τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ως πρώτη ύλη (σπόλια) για το χτίσιμο των σπιτιών και των κτιρίων του χωριού.