Der Ortsname Gretzenbach wird schriftlich erstmals zur Zeit Karls des Grossen (768-814) erwähnt und gehört damit zu den ältesten Ortsbenennungen im Kanton Solothurn. Das Strassburger Departementsarchiv bewahrt jenes berühmt gewordene Testament auf, in welchem Bischof Remigius von Strassburg am 15. März 778 der heiligen Maria und seiner Kathedralkirche das Klösterchen Werd auf der Aareinsel, die zur Einung Gretzenbach gehört, vermacht. Die Siedlung ist aber älter, wie verschiedene Funde bewiesen haben. So wurde beispielsweise 1912 bei der Pfarrkirche erstmals ein römisches Wohnhaus mit eingebautem Bad freigelegt, wobei Münzen mit dem Bild des Kaisers Augustus (31 vor Christus bis 14 nach Christus) und Hadrian (117 bis 137 nach Christus) gefunden wurden. In den siebziger Jahren erfolgten übrigens an dieser (inzwischen als "Römerbad" bekannt gewordenen) historischen Stätte letztmals Grabungen. Unter der Leitung des Kantonsarchäologen und durch finanzielle Aufwendungen der Einwohner-, Bürger und Kirchgemeinde restaurierte man einen Teil der römischen Bauten.
Der Ortsname selbst ist keltischen Ursprungs, Cressobach. Der Weiler Weid mit eigener Mühle, Waschhaus, Feuerweiher usw. auf genossenschaftlicher Basis (in früheren Zeiten das eigentliche Zentrum der Dorfgemeinschaft) deutet auf keltische und vorkeltische Bauweise hin. Einer Überlieferung zufolge soll sich seit der frühzeitig erfolgten Christianisierung das erste Kirchlein der Gegend in der Weid befunden haben. Alte Flurbezeichnungen und Funde von menschlichen Totengebeinen dürften diese Ansicht bestätigen. Ausser den Safenwilern hatten in diesen alten Zeiten auch die Däniker, Schönenwerder und Eppenberger den weiten Kirchweg nach der Kohlschwärzi in der Weid. Man nimmt an, dass um 1450 herum dieses alte Kirchlein zufolge Baufälligkeit aufgegeben werden musste. Es wurde durch eine neue Pfarrkirche in Gretzenbach ersetzt, wobei als Standort der Platz westlich der heutigen Kirche auf dem sogenannten alten Friedhof gewählt wurde. Sowohl für das Stift Schönenwerd als auch für die zur Pfarrei gehörenden umliegenden Dörfer war der neue Standort sicher bequemer. Die heute noch stehende, in der Zwischenzeit mehrfach renovierte Pfarrkirche, konnte am 26. Mai 1669 feierlich zu Ehren der beiden Schutzpatrone Peter und Paul geweiht werden.
Noch vor 200 Jahren war Gretzenbach, wie übrigens die meisten Gemeinden des Kantons auch, ohne eigene Schule. 1764 eröffnete Gretzenbach im damaligen Sigristenhaus bei der Kirche die erste Schule. Im Laufe der Jahre wurde die strohbedeckte Schulstube reparaturbedürftig und auch zu eng. Die Planung des neuen Schulhauses beschwor zwischen den beiden Dorfteilen Gretzenbach und Weid eine langewährende Zwietracht herauf. Der Bau mit Standort am Stalden wurde zwar beschlossen, aber 1836 erzwangen die Weider, dem Dorfteil Gretzenbach bevölkerungs- und stimmenmässig überlegen, die Teilung der Schulgemeinde und damit den Bau eines eigenen Schulhauses in der Weid.
Trotzdem die kleine Gemeinde durch die finanziellen Aufwendungen der beiden Schulhäuser schwer belastet wurde, dauerte es noch mehr als ein halbes Jahrhundert, bis die Vernunft siegte und ein einziges Schulhaus am 4. Oktober 1896 eingeweiht werden konnte. Dieses Schulhaus ist nach mehrmaligen Renovationen noch heute in Betrieb. Da die Bevölkerungszahlen stetig stiegen (heute ca. 2730), wurden im laufe des letzten Jahrhunderts diverse wichtige Bauten realisiert. Dazu gehören weitere Schulanlagen, ein Sportplatz, ein Mehrzweckgebäude mit Werkof, Feuerwehrmagazin und Zivilschutzanlagen. Gretzenbach ist heute auch Standort von diversen Gewerbe- und Industriebetrieben, welche einen Vorteil in der zentralen Lage und der guten Verkehrsanbindung erkannt haben.