«Гомсельмаш» ведёт отсчёт своей истории с 1930 года. От производства простых сельхозмашин - до создания и массового производства зерно-, кормоуборочных комбайнов, комплексов машин на базе универсальных энергосредств, косилок, свеклоуборочной, картофелеуборочной и другой сельскохозяйственной техники.
Строительство завода сельскохозяйственных машин в Гомеле начато в 1928 году. Днем рождения предприятия «Гомсельмаш» считается 15 октября 1930 года, когда выдал первую плавку литейный цех.
Выход завода на проектную мощность и его успешная работа в 30-е годы позволили СССР полностью отказаться от импорта десятков наименований машин для кормопроизводства, зернового хозяйства, льно- и коноплеводства, первичной переработки лубяных культур. В 1940 году 18 из 26 наименований продукции «Гомсельмаша» были включены в советский экспорт.
В годы Великой Отечественной войны завод работал в эвакуации. В город Курган прибыло 1100 вагонов с оборудованием, незавершённой продукцией и другим имуществом Гомельского завода сельскохозяйственного машиностроения. Всё это поступило на базу Курганского машиностроительного завода. Вместе с оборудованием прибыло 290 кадровых рабочих, 135 инженерно-технических работников и 43 служащих. Заводы объединены в одно предприятие «Уралсельмаш», которому дано задание организовать выпуск мин и миномётов. 26 августа 1941 года руководство «Уралсельмаша» доложило Курганскому горкому ВКП(б) об отгрузке первой партии боевой продукции.
Полностью разрушенная материально-техническая база завода в Гомеле восстановлена на довоенном уровне за три года (1944−1947). В 1950 довоенный объем производства превзойден вдвое. После создания в 1947 специального конструкторского бюро четко определяется специализация «Гомсельмаша»: создание и производство машин для комплексной механизации технологических процессов в кормопроизводстве. Начаты работы по созданию первого отечественного силосоуборочного комбайна.
В 1956 году на «Гомсельмаше» начато массовое производство прицепных силосоуборочных комбайнов СК-2,6.
В 70-е годы растущие потребности животноводства в мощной кормовой базе и качественных кормах уже не могли быть полностью обеспечены за счёт применения прицепных комбайнов.
На «Гомсельмаше» была создана конструкция, проведены испытания и в 1977—1978 гг. организовано производство первого отечественного самоходного кормоуборочного комбайна КСК-100. В 1978 на базе завода создано производственное объединение «Гомсельмаш», главной задачей которого стал массовый выпуск самоходных комбайнов. К 1986 году проведена коренная модернизация комбайна КСК-100 и начат выпуск новых моделей КСК-100А и КСК-100А-1. Комбайн КСК-100 и его модификации на десятилетия стали основными кормоуборочными машинами в СССР (впоследствии в странах СНГ).
В 1989 начат выпуск универсального энергосредства УЭС-250 «Полесье».
Энергосредство УЭС-250 и созданный одновременно с ним полунавесной кормоуборочный комбайн КПК-3000 составили кормоуборочный комплекс К-Г-6 «Полесье». Уже в 1990—1991 гг. комплексы К-Г-6 поставлялись во все основные сельскохозяйственные регионы СССР.
Для кормопроизводства в 90-е годы созданы новые модификации самоходного комбайна КСК-100А, прицепной комбайн КДП-3000 «Полесье», самоходная косилка-плющилка КС-80, прицепная косилка-плющилка КПП-4,2, навесная косилка-измельчитель «Полесье-1500».
В 1999 году вышли на поля первые зерноуборочные комплексы КЗР-10 «Полесье-Ротор» на базе универсального энергосредства УЭС-2-250А «Полесье». Тем самым было положено начало созданию и развитию белорусского зерноуборочного комбайностроения.
В 2005 начато серийное производство сразу четырех конструктивно и технологически сложных машин: комплекса высокопроизводительного «Полесье-800», косилки-плющилки трехсекционной КПР-9, комбайн зерноуборочного самоходного «Полесье-10К» и полуприцепного картофелеуборочного комбайна ПКК-2-02.
Осваивается новое направление — производство самоходных зерноуборочных комбайнов. Начинается выпуск самого производительного в СНГ комбайн GS 12. Модернизируется ПАЛЕССЕ 07 и на его базе создаётся новая машина ПАЛЕССЕ GS 812. Начинается выпуск самых продуктивных и мощных: зерноуборочного комбайна ПАЛЕССЕ GS 14, кормоуборочного комбайна ПАЛЕССЕ FS80, энергосредства ПАЛЕССЕ 290/450.
11 августа 2014 года Министерством экономики РБ зарегистрирован холдинг «Гомсельмаш» в Государственном реестре холдингов за №83.