Заснування селища
Селищу Попільня вже понад 150 років. Воно започатковане 1870 року, коли була відкрита залізниця, яка з’єднала Київ та Одесу. Дорога пролягла поблизу села Попільні і тому споруджена тут цього ж року станція дістала назву Попільня. Першими спорудами станції Попільня був будинок начальника залізничної станції та вокзал. У наш час будівля залізничного вокзалу, одноповерхова службова будівля (праворуч від вокзалу) та розташований поряд станційний пакгауз є єдиними зразками дорадянської забудови селища. Водогінна башта станції була збудована вже у радянський час.
Протягом 1880–1923 рр. селище біля залізничної станції Попільня відносилося до Попільнянської волості Сквирського повіту Київської губернії, у ньому 1900 року налічувалося лише 18 будинків, проживало 106 мешканців, при станції була поштово-телеграфна станція, аптека, постоялий двір, буфет та пивна лавка. При цьому, у сусідньому селі Попільні (центрі волості) на той час налічувалося 281 будинок, 1616 мешканців, діяли церква, церковно-приходська школа, 2 вітряки та казенна винна лавка, а також, працював фельдшер.
Попільнянська волость охоплювала дев’ять населених пунктів (1 містечко, 5 сіл, 3 малих села), населення становило 11 633 жителя (з них 41 католицького віросповідання, 5 штундів (можливо, представників інших протестантських течій), 330 євреїв). У волості налічувалося 18 744 десятин землі, у тому числі, 10 340 десятин належали власникам великих маєтків, 7 894 десятин були волосними землями, 362 десятин були церковними землями.
Попільня в ХХ столітті.
1910 року будується залізнична гілка Попільня — Сквира. У Попільні починає працювати крохмальний завод.
1920 року в Попільні налічується 30 будинків і проживало близько 300 чоловік населення.
1923 року Попільня стає районним центром.. Тут з’явилися нові адміністративні та житлові будівлі. Впродовж 1923-1925 років побудовано нові вулиці — Радянська, Богдана Хмельницького, Пролетарська. 1925 року в Попільні за рахунок бюджетних коштів відкрито перший у районі державний дитячий садок.
1930 року засновано районну газету «Прапор колгоспника» (тепер — «Перемога»).
На початку 1931 року організована Попільнянська МТС.
1934 року в Попільні відкрито семирічну школу.
1935 року в Попільні почав діяти перший радіовузол на 250 точок. Того ж року розпочав роботу районний будинок культури. Впродовж 1935–1937 рр. відкрито дві бібліотеки, книжковий фонд яких наприкінці 1938 року налічував 11 тисяч томів.
З вересня 1937 року Попільня стала частиною новоутвореної Житомирської області. 1938 року Попільню віднесено до категорії смт. У ній проживало тоді 1 700 чоловік.
1937 року при Попільнянській МТС створено жіночу тракторну бригаду, яку очолила комсомолка Л. М. Курілець. Попільнянська МТС 1939 року стала учасником Всесоюзної сільськогосподарської виставки, її було нагороджено дипломом 1-го ступеня та премійовано легковим автомобілем. 1940 року МТС нагороджено орденом Трудового Червоного Прапора. У селищі станом на цей рік працювало 5 магазинів та 6 ларків. Необхідну медичну допомогу жителям району надавало 35 медичних працівників районної лікарні. Житлова площа селища Попільні 1940 року порівняно з 1923 роком зросла вдесятеро.
Німецько-радянська війна
12 липня 1941 року поблизу Попільні відбувся бій з ворожими танками 73 лейтенантів-випускників Саратовського військового училища, всі вони загинули.
14 липня 1941 — зведений 94-й Сколівський (м. Сколе Львівська обл.) прикордонний загін (командир І. Середа, політрук М. Колісниченко), який був перекинутий до станції Попільня щоб зупинити просування ворога до Києва, вів нерівний бій з танковою колоною ворога біля Попільні. У бою загинуло 152 бійці.
Група Середи спочатку зайняла оборону на висоті «Кругляк» (урочище Левада). На прикордонників рушила ціла армада танків, бронетранспортерів, автомашин з піхотою. По ним ударили артилеристи капітана Юдіна, замаскувавшись по сусідству. Дорога виявилася перекритою. Гуркітлива техніка стала сповзати на пшеничне поле, піхота розосередилася, ховаючись від вогню. З ходу подолати опір захисників «Кругляка» і увірватися до Попільні ворогові не вдалося.
Біля залізничної станції Попільня стояв ешелон з пораненими. Капітан Середа знайшов серед своїх бійців машиніста і той під прикриттям вогню успішно доправив ешелон до Фастова.
Від станції Попільня Середа прийняв рішення відходити двома групами: першу очолив він сам, другу — комісар П. П. Колесніченко. Це дозволило прикордонникам перекатами відійти на намічений рубіж. Отримавши наказ вийти до річки Роставиці біля села Строкова та підготувати новий рубіж оборони, капітан Середа вирушив зі своїми бійцями виконувати поставлену задачу. До села Строків залишалося ще кілометрів зо три, коли з’явилися німецькі танки і піхота. Наступ ворожої піхоти підтримували понад 120 танків. Прикордонники зі зв’язками гранат кидалися під танки, нищили противника вогнем з кулеметів і гвинтівок. До останньої можливості бився разом зі своїми бійцями к
апітан І. М. Середа. Гранатами він підірвав гітлерівський танк, розстрілював ворога з кулемета. Прикордонники стояли на смерть, але сили були надто нерівні …
У листопаді 1941 року розпочав діяльність Попільнянський підпільний райком партії. 22 березня 1942 року розпочалися арешти, допити і тортури підпільників у селищі Попільня. 26 березня о п’ятій годині ув’язнених погнали босими по снігу, колоною до місця страти в район залізничної станції. У той день було повішено та розстріляно 15 підпільників.
Вперше від німців Попільня була звільнена 10 листопада 1943 р. під час запеклих наступальних боїв. Проте, гітлерівці незабаром перейшли в контрнаступ і знову захопили селище. У ті дні героїчний подвиг у боях за Попільню здійснив командир вогневого взводу 1453-го самохідного артилерійського полку лейтенант Петро Фомічов. Його підрозділ розгромив ворожу колону, знищивши 28 автомашин і 80 солдатів. Відбиваючи атаку ворожих танків у районі залізничної станції, Фомічов підпустив на близьку відстань 2 ворожі танки і особисто підпалив їх. У бою він був смертельно поранений. 1944 р. йому було посмертно присвоєно звання Герой Радянського Союзу.
26 грудня 1943 року війська 1-го Українського фронту під командуванням генерала армії Ватутіна розпочали наступ проти німецьких військ, розташованих південніше Радомишля з метою забезпечення правого флангу головного ударного угруповання фронту. На її лівому фланзі 40-ва армія, після завершеного напередодні успішного обходу вузла опору супротивника в Корнині, розгорнула свою ударну групу в південно-східному напрямку і просувалася на Білу Церкву. За три дні наступу військами звільнено понад 150 населених пунктів. У боях розгромлені чотири танкових дивізії німців, у тому числі танкова дивізія СС «Райх» і шість піхотних дивізій.
На той час війська 38-ї армії (командир — генерал-полковник К. С. Москаленко) та 1-ї гвардійської танкової армії (командир — генерал-лейтенант М. Ю. Катуков) під час проведення Житомирсько-Бердичівської наступальної операції, зустрічаючи слабкий опір, просунулися більш ніж на 20 км, звільнили станцію Попільня і перерізали залізницю, що сполучає Фастів і Козятин.
Від повоєнних років до наших днів
Через тиждень після звільнення Попільні інженерні частини наступаючих радянських військ за активної допомоги мешканців селища відбудували колійне господарство і відновили рух на залізниці.
Наприкінці січня 1944 року в селищі розпочала роботу медамбулаторія, організована за допомогою пересувного військового госпіталю, у лютому — семирічна школа.
У березні 1955 р. в клубі Попільнянської МТС встановили перший телевізор «Т-2 Ленінград».
За переписом 1959 року в Попільні проживало 2 631 особа.
1 серпня 1961 р. у Попільні створена редакція місцевого радіомовлення, очолював її Г. Ф. Грінченко.
Протягом 1961–1963 рр. електрифіковано і переведено на електровозну тягу залізницю, через станцію Попільня почали курсувати електропоїзди.
1962 року було розпочате спорудження декількох двоповерхових будівель. Серед них — восьмиквартирний будинок навпроти базарної площі, комбінат побутового обслуговування (збудований у червні 1983 р.), де розмістились шевська та кравецька майстерні, перукарня, фотоательє; а також, будинок нового готелю. Заклали фундамент під двоповерховий будинок дитячого садка.
З 1 січня 1962 р. в районному кінотеатрі демонструвались широкоекранні художні та документальні фільми, а 1963 р. відкрито новий книжковий кіоск.
Протягом 1965-1966 років у селищі Попільня запрацювала їдальня, продовольчий та меблевий магазини, а 1969 року почала діяти типова міжрайонна торгівельна база. 1966 року в Попільні споруджено великий консервний завод із сезонною продуктивністю 5 млн банок фруктових та овочевих консервів 40 найменувань.
З 1961 по 1970 рр. у Попільні споруджено близько 300 нових житлових будинків, зокрема 25 багатоквартирних за державні кошти. У центрі Попільні зведено кінотеатр «Колос» із залом на 314 місць, двоповерхове приміщення вузла зв’язку. 1970 року збудований двоповерховий універмаг «Ювілейний». У жовтні 1972 р. в Попільні став до ладу завод по виготовленню гарячого асфальту. З 1970-тих років розпочинається газифікація приватного житла в селищі. 1976 року в районі створюється міжрайонне управління експлуатації газового господарства. У червні 1980 р. у Попільні закладено фундамент першого в районі п’ятиповерхового будинку на 30 квартир.
1992 року в Попільні були здані в експлуатацію 95-квартирний п’ятиповерховий житловий будинок і чотириквартирний будинок для вчителів.
2004 року було збудоване та здане в експлуатацію приміщення районного центру зайнятості.
2011 року в селищі відкрито музей воїнів-афганців.
