Il territorio di Poggiorsini fu popolato sin dal Paleolitico antico, come attestano i numerosi resti archeologici che si rinvengono presso i più antichi insediamenti di Grottelline e Castel Garagnone. I suoi primi abitanti furono cacciatori, allevatori e agricoltori. Fu una stazione della via Appia antica e del tratturo regio Melfi-Castellaneta.
Nel Medioevo il suo territorio fece parte del feudo Castel Garagnone e appartenne agli Altavilla di Andria fino al 1190, quando fu tolto al conte Ruggero. Dalla documentazione di epoca normanna rinvenuta si evince l'antico toponimo, di origine fitonimica come per la maggior parte dei centri pugliesi, di Mons Folicatus, ossia monte del fogliame, per l’abbondanza di vegetazione spontanea che copriva la collina e la valle intorno a Poggiorsini. Nel 1197 fu donato ai Cavalieri Gerosolimitani di Malta del Priorato di Barletta. Parte delle sue contrade furono dei Cavalieri Templari, di Istituzioni ecclesiastiche e di famiglie benestanti di Gravina. L'antico toponimo, in riferimento alla presenza templare, muta in Curtem Templi. Tale denominazione sopravvive fino alla soppressione dell'ordine cavalleresco, nel 1308.
Il toponimo normanno venne sostituito da un altro, anch'esso derivante dalle numerose macchie e boscaglie presenti nel territorio, ossia Macula Veterana. A partire dal 1609, l’area divenne di proprietà privata degli Orsini, duchi di Gravina, e prese il nome di Poggio degli Orsini. Gli Orsini trasformarono l'insediamento rurale in un centro urbano, dotandolo di infrastrutture e servizi necessari. Fecero costruire il palazzo ducale e la chiesa parrocchia di Maria Santissima dei Sette Dolori.
Nel 1910 gli Orsini perdettero il feudo di Gravina e il territorio feudale di Poggiorsini. Il villaggio divenne quindi frazione di Gravina sino al 1957. Il terremoto del 1930 causò la distruzione della maggior parte degli edifici orsiniani d'età moderna. Nel 1937 si aprì ai fedeli la nuova chiesa parrocchiale immersa tra le recenti costruzioni abitative, che determinarono un omogeneo sviluppo urbanistico a scacchiera intorno a Piazza del Popolo. Dal 1960 Poggiorsini ha un suo territorio e un’amministrazione eletta dai suoi abitanti.