Der Ort wurde wahrscheinlich im 8. Jh. gegründet. Zwischen 830 und 850 taucht als erster Name „Cenne“ auf.
Um 1200 fiel Obernzenn neben anderen Orten an der oberen Zenn durch Erbschaft an die Burggrafen von Nürnberg aus dem Hause Zollern. Zum Schutz ihrer Besitzungen erbauten sie in Obern- und Unternzenn Wasserburgen und setzten dorthin Mitglieder der dem Zollernhaus verbundenen Dienstmannenfamilie Seckendorff.
Im Laufe der Zeit konnten diese ihre Ansitze als freies Eigentum erwerben. In der 2. Hälfte des 13. Jh. schenkte der Nürnberger Burggraf Konrad, „der Fomme“, dem Deutschen Orden die Obernzenner Kirche mit dem Patronatsrecht neben verschiedenen Gütern im Ort und in der Umgebung. Nach einer Erbteilung (wohl noch vor 1300) saß die Linie der Seckendorff-Gutend in Obernzenn und die der Seckendorff-Aberdar in Unternzenn. Um 1600 kaufte Gottfried von Seckendorff-Aberdar die Hälfte des Rittergutes in Obernzenn. Seitdem sind beide Linien der Familie Seckendorff hier ansässig.
In der Markgrafenzeit war das Flüsschen Zenn die Grenze zwischen dem Markgrafentum Ansbach und dem Markgrafentum Bayreuth. Dadurch wurde auch der Ort geteilt. Der nördliche Teil gehörte zu Bayreuth, der südliche zu Ansbach. Im Jahre 1752 erhielt Christoph Ludwig von Seckendorff-Aberdar von beiden Markgrafen die Hochgerichtsbarkeit über Obernzenn, urphertshofen, den Wessach- und den Straßenhof. Es entstand ein souveräner Kleinstaat von 40 Quadratkilometern. Er endete mit Napoleon, unter dem Obernzenn 1806 bayerisch wurde.
Der kaiserliche Hofrat und Ansbacher Premierminister Christoph Ludwig von Seckendorff-Aberdar setzte durch, dass die Reichspostmeisterei von Thurn und Taxis dem Obernzenner Kleinstaat in der Mitte des 18. Jahrhunderts eine Posthalterei genehmigte. Die Linien Nürnberg-Ansbach-Würzburg, Rothenburg-Heilbronn und Ansbach-Langenfeld führten durch Obernzenn. Die Poststation wurde 1809 wegen zu hoher Kosten aufgegeben.
Als im 18. Jahrhundert die Schlösser in der heute noch erhaltenen, reinen spätbarocken Architektur vollendet wurden, erhielten sie ihre Fassadenfarben und damit ihre Namen: das Rote Schloss der Freiherren von Seckendorff-Gutend und das Blaue Schloss der Grafen von Seckendorff-Aberdar.
Der Nordtrakt des Blauen Schlosses wurde um 1700 und der Ostflügel 15 Jahre später wohl nach Plänen von Gabriel de Gabrieli erbaut. Mit dem Westtrakt vollendete Christoph Ludwig von Seckendorff 40 Jahre danach den Bau. Das Rote Schloss wurde Mitte des 18. Jahrhunderts vermutlich nach Plänen von Leopold Retti und unter Hinzuziehung von Johann David Steingruber errichtet.
In den Jahren 1972 und 1978 wurden im Rahmen der Gebietsreform die Orte an der oberen Zenn zum Markt Obernzenn zusammengefasst.
Das Wappen des Marktes Obernzenn zeigt unter einem silbernen Schildhaupt mit dem Kreuz der Deutschordensritter auf rotem Grund, den zu einer Acht geschlungenen Lindenzweig, der zum Wappen der Familien Seckendorff gehört.