Schon seit der Jungsteinzeit war der Raum um Lunz am See besiedelt. Im Mittelalter gelangten vor allem kirchliche Institutionen in den Besitz des gesamten Lunzer Gebietes. Hier stießen mehrere Herrschaftsbereiche zusammen, und zwar von Norden die in Gresten ansässige Herrschaft von Hausegg (Lehen des Bistums Regensburg), flussaufwärts vom Unterlauf der Ybbs entlang des rechten Ufers die Herrschaft Gleis (Lehen des Hochstiftes Passau) und entlang des linken Ufers das Stift Freising und von Gaming ausgehend das bis zur steirischen Grenze reichende Gebiet der Kartause Gaming. 1340 kaufte Herzog Albrecht II vom Hausegger Lehensträger Ott von dem Stain das Ritterlehen Lunzer See und schenkte es den Kartäusern. Nach der Aufhebung der Kartause Gaming durch Kaiser Josef II folgten als Besitzer Graf Festetits und zuletzt seit 1897 die Familie Kupelwieser mit Gebieten am Lunzer See und auf dem Dürrenstein.
Die den „Heiligen drei Königen“ geweihte Pfarrkirche wurde bereits 1392 erstmals erwähnt und unterstand damals so wie Gresten als Vikariat der Pfarrkirche Steinakirchen. Sie liegt an einem Wallfahrtsweg, der nach Mariazell führt, und die auf dem linken Hochaltar aufgestellte Marienstatue „Madonna im goldenen Sessel“ wurde schon vor 1500 von Wallfahrern verehrt. Einige Einkerbungen auf der Statue erinnern noch an die Überfälle türkischer Heerscharen im Jahre 1532.
Wirtschaftliche Bedeutung erlangte Lunz am See schon ab dem Spätmittelalter durch seine Eisenverarbeitung und den Eisenhandel. Das prächtige Amonhaus zeugt vom Wohlstand der Hammerherren. Das heutige Rathaus von Lunz am See diente einst als vornehmes und auch vom Kaiserhaus geschätztes Quartier und wurde zu einem kulturellen Zentrum des Ybbstales. Im 19. Jh. verlor die Eisenindustrie an Bedeutung, und die Holzverarbeitung dominierte die regionale Wirtschaft.
Durch das Wirken des Geologen Josef Haberfellner und des Limnologen Dr. Franz Ruttner gelangte Lunz am See in den Blickpunkt internationalen Interesses. So lieferten die in den „Lunzer Schichten“ gefundenen Fossilien des Erdmittelalters wertvolle Hinweise für die Paläontologie, und die darin vorkommende Steinkohle wurde in der Umgebung von Lunz mehrere Jahrzehnte bis 1958 in Bergwerken abgebaut.
Mit der Biologischen Station wurde Lunz am See ein Zentrum der Wissenschaft und Forschung. 1905 von Carl Kupelwieser gergründet, widmete sich die Station hauptsächlich der Limnologie. Leider wurde die Forschungsstation der Österr. Akademie der Wissenschaften 2003 aufgelassen. Heute gibt es mit dem WasserKluster Lunz am See, einem interuniversitären Zentrum, wieder aktive Forschungstätigkeiten zu aquatischen Ökosystemen.