Следы заселения у нынешней Олтенице намного древнее самого города. На Мэгура-Гумельница, примерно в четырёх километрах к востоку, исследована многослойная энеолитическая стоянка IV тысячелетия до нашей эры; именно от этого места происходит название Gumelniţa. В античную эпоху положение у Дуная и Арджеша оставалось важным для переправ и обмена, хотя предполагаемую крепость Константиниана Дафне археологи здесь не подтвердили. Письменная история поселения начинается с грамоты 13 апреля 1515 года, связанной с господарём Нягое Басарабом; ещё одно упоминание относится к 1526 году. В средние века место жило за счёт земледелия, речного перехода и торговли на южной границе Валахии. В 1852 году жители соседних сёл попросили разрешить создание свободного от налогов города, а 23 апреля 1853 года Олтенице официально получила статус «свободного города». Плодородная равнина сделала её складским и портовым пунктом для зерна, а Дунай связал с рынками Болгарии и других стран. В XIX-XX веках здесь развивались судоремонт, производство речных судов, литейное дело и переработка сельскохозяйственной продукции. Военные события независимости и мировых войн оставили мемориальные объекты, включая церковь Героев. В 1925-1926 годах для банка построили неоклассическое здание, позднее переданное музею. Музейная коллекция, начавшаяся в 1957 году с пожертвования Барбу Ионеску, постепенно выросла и в 2001 году получила название Музея цивилизации Гумельница. В 1997 году Олтенице стала муниципалитетом. Сегодня её характер определяется одновременно доисторическим холмом, речным портом и спокойной равнинной городской жизнью.