Город основан в 1869 году как станционный посёлок в связи со строительством Курско-Харьковско-Азовской железной дороги. В 1896 году предпринимателем Ковалёвым начато строительство Донецкого цементного завода, в 1898 году построен цементный завод Чёрного. Всего к 1917 году  в городе функционировало 3 цементных завода (третий построен в 1914 году: «Южно-Глухоозёрский портландцементный завод № 1»). Накануне первой мировой войны при этом заводе открылась больница на 5 коек, создана начальная школа, где обучалось 40 детей.

В 1929 году на предприятиях Амвросиевки работало 2 314 человек. К 1930 году в Амвросиевке работали три цементных завода, кирпичный, кожевенный, четыре маслозавода, пять вальцевых и четыре зерновые мельницы, мергельный карьер. Амвросиевский цемент использовали на строительстве Магнитогорского металлургического комбината, первых тракторных заводов СССР — Харьковского и Сталинградского, Московского метрополитена, ДнепроГЭСа, Останкинской телебашни.

В 1938 году Амвросиевка получила статус города. К 1941 году население города составило 18 000 человек. Был проведен водопровод, осуществлена радиофикация, построены две больницы на 100 коек, в центре города заложены парк, скверы. Работали рабфак, три общеобразовательных школы.