Назва «Цхінвалі» (Krcxin-vali) походить від назви дерева rcxila (давн.груз. krcxila) — граб; дослівно назву можна перекласти як «місцевість, де ростуть граби».
Перше письмове згадування про Цхінвалі належить до 1398 року. Існує версія, за якою Цхінвалі було збудовано у ІІІ столітті Картлійським царем Асфагуром. На момент входження Картлі-Кахетинського царства (1801 р.) до складу Росії — це було невелике місто, яке згодом розрослося. Після радянізації Грузії в 1922 році Цхінвалі було приєднано до складу Південно-Осетинської автономної області Грузинської РСР, в період з 1934 до 1961 місто називалося Сталінірі (на честь Сталіна).
За сучасним адміністративно-територіальним розподілом Грузії місто було віднесене до Горійського району, однак влада Грузії місто не контролює. Фактично Цхінвалі є столицею самопроголошеної Республіки Південна Осетія, яка перебуває у стані конфлікту з Республікою Грузія.
Цхінвалі, 1886 рік
Населення
У результаті урбанізації частка осетинського населення за роки радянської влади зросла і ще до 1959 року склала більшу частину населення Цхінвалі, а ще до початку грузино-осетинського конфлікту у 1990-х роках більша частина грузинського населення залишила місто, отримавши попередження про заплановане введення до Цхінвалі військових сил неформальних угрупувань.
У серпні 2008 року місто постраждало під час збройного конфлікту між Росією і Грузією. Зараз у місті проживають близько 15–20 тисяч осіб, здебільшого осетини.
У місті збереглися грузинські пам'ятки архітектури — Кавтська церква св. Георгія (VIII—IX ст.ст.), церква Успіння Богоматері, Квірацховельська церква, Згудерська церква св. Георгія. В Цхінвалі знаходиться резиденція єпархії Нікозі і Цхінвалі грузинської православної церкви.