Il nome antico, Plachi, viene dal greco Piakos, campagne aperte, ed è quello con cui Diodoro Siculo ricordava un villaggio siculo tanto forte da spingere Dionisio I, il tiranno di Siracusa, a muovergli guerra nel 404 avanti Cristo. I siracusani vinsero e distrussero l'abitato, che rinacque poco dopo ripopolato da profughi di Naxos e Catania, anch'esse appena rase al suolo dalla stessa Siracusa. Il nome durò per secoli, fino a quando, nel Seicento, il feudo passò al principe Girolamo Gravina: nel 1647 gli fu dato per privilegio il diritto di ribattezzarlo con il proprio cognome, e Plachi divenne principato col nome di Gravina. Il paese fu poi danneggiato dall'eruzione dell'Etna del 1669; e solo dopo l'Unità d'Italia, per non confonderlo con l'omonima Gravina in Puglia, prese la forma attuale, Gravina di Catania. In dialetto, però, molti dicono ancora Prachi, e i suoi abitanti pracaloti.
Per tre secoli restò un piccolo centro agricolo: nel 1817 contava poco più di mille abitanti, e ancora a metà Novecento erano meno di tremila. Poi, dagli anni Sessanta, un flusso migratorio senza precedenti, soprattutto da Catania, trasformò le contrade di Fasano e San Paolo in popolosi quartieri periferici, e oggi Gravina di Catania è il secondo comune più densamente abitato di tutta la Sicilia. Alle pendici meridionali dell'Etna, il paese ha pagato il prezzo di stare così vicino al vulcano: nel 1381 un cratere si aprì proprio in una sua contrada, e la lava arrivò fino al borgo catanese di Ognina.