Данни за човешка дейност около село Поибрене има от дълбока древност. Тук е открит женски [[долмен]] с погребални дарове.
Селото вероятно е създадено по време на Османското владичество от жители на околните села и преселници. Османски регистър от 1576 г. не ни дава сведение за съществуването на селото, като са посочени имената на околните села: Белица, Мечка (Оборище), Петрич и Панагюрище. За първи път с. Поибрене се съобщава в турски документ от 1635 год. Данните показват за наличие на чисто българско население. Иречек допуска, че основателите на Поибрене са живели първоначално по поречието на Марица. Според [[Павел Делирадев]] това вероятно са преселници от регионарайона на с. [[Радуил]]. Краеведи твърдят, че Поибрене, подобно други околни селища, е създадено освон от местни жители и от преселници от Западна Македония - Дебър, Прилеп и Костур. Друго сведение твърди, че някои от заселниците са дошли от Пиротско. Около селото възникват 18 махали. За защита на прохода през Поибренския пролом от вражески нашествия са строени „Асеново кале“ и „Шишманово кале“, които и днес местните жители наричат „Градищата“. По време на османската власт селото е с ''[[войнуци|войнугански статут]]'' – не плаща данъци към хазната, но в замяна на това има [[Дервентджии|задължението да охранява прохода]]. В султанска заповед от времето на голямото раздвижване на балканските християни в годините на войната между Османската империя и т. нар. Свещена лига от 1689 г., се нарежда арестуването на неколцина войнуци от селата Панагюрище, Мечка и Поибрене, които покровителствали и укривали от властта [[Балчо войвода|хайдутина Балчо]]. Левски създава революциовнен комитет в селото. Четници от селото заемат главна роля в [[Априлското въстание]]. През войните след освобождението Поибрене дава 176 убити и 18 безследно изчезнали. През 1934 г. жителите на селото са били 4 499.
През 1942 г. е построено начално училище. В него дълги години е преподавал даскал Георги Бакърджиев, патриот и просветител.
