Çok eski tarihi bir geçmişe sahip olan Pazaryolu’nun eski adı Norgah veya Norkağ olup Ermenice “Yenişehir” anlamına gelmektedir. İlçede ilk yerleşim kesin olarak bilinmemekle birlikte yerleşimin M.Ö. yıllara uzandığı tahmin edilmektedir. Bölgede antik çağda bazı Türk kavimlerinin yaşadığına dair Fahrettin Kırzıoğlu gibi milliyetçi ideologların ileri sürdüğü tezler bilimsel temelden yoksundur. İspir, Yusufeli ve Tortum bölgesi MÖ 63 yılından itibaren dönem dönem Roma ve Bizans devletlerinin etki alanına girmiş ise de bölge gerçekte çeşitli Ermeni beyliklerinin yönetiminde kalmıştır. Bölgede hüküm süren Ermeni hanedanlarının en ünlüsü, İspir merkezli olan Bagratuni veya Bagratlı hanedanıdır. Erzurum kenti 662-949 yılları arasında üçyüz yıla yakın Arap-İslam egemenliği altında kaldığı halde, İslam yönetiminin Tortum yöresini fiilen etkisi altına aldığına dair bir belirti yoktur. Bölgede Arap mevcudiyetinin sona ermesinden sonra Bagratlı David Kuropalates (964-1000) Yusufeli ve Tortum merkezli güçlü bir beylik oluşturmuş ve bir dönem Anadolu'nun en önemli iktidar odaklarından biri haline gelmiştir. David Ermeni kökenli olduğu halde Bizans ile ittifak ederek Gürcü kültürünü ve dilini ön plana sürmüş ve Gürcü krallığının uzun bir aradan sonra yeniden kurulmasına önayak olmuştur. Tortum'un Öşk ve Haho köyleri ile Yusufeli'nin İşhan, Dörtkilise ve Barhal köylerindeki büyük kiliseler bu hükümdan zamanında yaptırılmıştır. David'in çocuksuz ölümü üzerine beyliği 1000 yılında Bizans'ın doğrudan yönetimine girmiş ve bu tarihten sonra Erzurum ve Yusufeli bölgesi ekonomik ve kültürel alanda gerileme yaşamıştır. Türklerin Anadolu’da akınlar düzenledikleri ilk yerlerden biri olan Pazaryolu ve çevresi, kısa dönemli işgal ve savaşlar dışında Türk yönetimine girmemekte uzun süre direnmiştir. 15. yüzyılda Ahıska merkezli Cakeli sülalesinden Gürcü beylerin denetiminde olan Pazaryolu yöresi Yavuz Sultan Selim’in 1514 Çaldıran Zaferi sırasında kısa bir süre Osmanlı yönetimine girse de, nihai olarak ancak Kanuni Sultan Süleyman döneminde 1535 yılında fethedilebilmiştir. Bugün bölgede halen Ermeni ve Gürcü dönemlerine ait kale ve kilise gibi eserlere rastlanmaktadır. 7 Kasım 1917’deki Bolşevik İhtilali’nden sonra çözülmeye başlayan Rus cephelerine yerleşen Ermeniler, bölgede kanlı çatışmaların yaşanmasına neden olmuşlardır. Yöre, 25 Şubat 1918’ de Milli Kurtuluşunu gerçekleştirmiş ve Türk idaresine kavuşmuştur.