Місцевість, де розміщена Нововоронцовка, була заселена здавна. У другій половині XVIII століття, до ліквідації Запорізької Січі (1775) на цій території розташовувалися зимівники запорізьких козаків.
Наприкінці XVIII ст. поблизу дніпровського затону Великі води було засновано село Миколаївка. У 1821 р. село придбав граф М. С. Воронцов, який незабаром перейменував його в Нововоронцовку. Він переселив сюди частину кріпаків з інших своїх маєтків.
У 1860 році в маєтку Семена Воронцова Нововоронцовка налічувалось 833 кріпаків, об’єднаних у 302 двори. У 1829 році на місці молитовного будинку, освяченого ще 1797 року, збудовано кам’яну Миколаївську церкву.
Станом на 1886 рік в містечку мешкало 1494 особи, налічувалось 230 дворів, камера судового слідчого, церква православна, єврейський молитовний будинок, школа, 16 лавок, лазня, 6 горнятних заводів, механічний завод, постоялий двір, рейнський льох, винний склад, відбувалося 5 ярмарків на рік, діяли базари щонеділі та торжки щотижня.
Тут щорічно проводилося 4 ярмарків, по неділях проходили базари і щотижня торги. Через пристань, розташовану поруч в Малих Гирлах, сільськогосподарська продукція надходила у Херсон, Миколаїв та Одесу.
17 лютого 1935 року був створений Нововоронцовський район, і Нововоронцовка стала його адміністративним центром. Район спочатку входив до складу Одеської області. Згодом, у 1937 —1944 роках, входив до складу Миколаївської області, а у 1944 році, з утворенням Херсонської області, увійшов до її складу.
27 лютого 1944 року війська 4-го Українського фронту звільнили райцентр Нововоронцовку.
У 1956 році Нововоронцовка отримала статус селища міського типу.
1963 року було ліквідовано 10 районів, в тому числі Нововоронцовський, а 4 січня 1965 року знову створено Нововоронцовський район.
17 липня 2020 року було ліквідовано Нововоронцовський район внаслідок адміністративно-територіальної реформи. Нововоронцовка втратила статус райцентру та увійшла до новоствореного Бериславського району.
У жовтні 2020 року було утворено Нововоронцовську селищну громаду.
