Afyonkarahisar-Konya karayolu üzerinde, il merkezine 48 km uzaklıkta bulunan ilçemiz, 1958 yılında kurulmuştur. Eber Gölü, Karamık sazlığı arasında Sultandağlarına yaslanmış yeşillikler içinde bir ilçemizdir.

İlk kuruluşuna ait bilge ve belgelerine henüz rastlamayan Çay ilçesinin geçmişi milattan önceye dayanmaktadır. Eski Tunç Çağına kadar uzanan tarihi içinde Mısır, Suriye, Trakya krallarının birleşik ordusu ile Gelene kralı Antigon arasındaki İpsos meydan savaşına (M.Ö. 301) ev sahipliği yapmasıyla ünlenmiş, doğu-batı, kuzey-güney doğrultulu antik yolların kavşak noktası olmuştur.

Selçuklu Türklerinin Anadolu’yu fethi sırasında Bekçioğlu Emir Afşin, Orta Anadolu’da Amorium (Emirdağ) önerilerine kadar gelmiştir. Bölgenin ne şekilde kimler tarafından fethedildiğini bildiren kaynaklar olmamasına rağmen, Emir Ahmet Şah, Emir Sanduk ve Dolathan kuvvetleri tarafından fethedildiği sanılmakadır.Haçlı savaşları sırasında Haçlı ordularınca tahrip edilen şehre, 1155 yıllarında Selçuklu Devleti tarafından Oğuz Türkleri yerleştirilmiş, adı da ‘Çay Değirmeni’ olarak değiştirilmiştir. Selçuklu Sultanı III. Gıyasettin Keyhüsrev öldükten sonra bölge, önce Eşrefoğullarına ve Sahipataoğullarına, daha sonra ise Germiyanoğullarına geçmiştir. Germiyan Beyi I. Yakup samimi bir Osmanlı dostu olup, beyliğini vasiyet yoluyla II. Murat’a bırakmış ve böylece Osmanlıların eline geçmiştir.

2 Nisan 1921 günü Yunan ordusunca işgal edilen Çay ilçemiz, bir gün sonra, 3 Nisan 1921 günü ordumuzca geri alınmıştır. Daha sonra 21 Ağustos 1921 günü Yunan ordusunca ikinci kez işgal edilen ilçemiz, 35 gün sonra şanlı ordumuzca 24 Eylül 1921 günü tekrar kurtarılmıştır.