Начиная с середины XVII столетия в практически незаселённом правобережье Волги, через которое проходила юго-восточная граница русского государства, начали строиться оборонительные сооружения и образовываться военные лагеря. Укреплённое поселение Гремячка было основано в 1699 году у одноимённой речки для защиты помещичьих земель от набегов кубанских и крымских татар, разбойничьих отрядов беглых холопов и воровских донских казаков. Заселена сторожевая слобода была пахотными солдатами.

К XIX веку село разрослось, численность населения достигла 2500 человек. Была построена православная церковь, открылась земская школа, функционировали мельницы, сапожная мастерская, сельская расправа. В начале XX века село вместе с находившейся от него в 3 километрах деревней Красная Речка образовывало Гремячинскую волость. По данным переписи населения 1911 года в Гремячке проживало 3712 человек (в Красной Речке – 1061).

В разгар Первой мировой войны страну охватили стачки и народные волнения, не обошедшие стороной и Гремячинскую волость, в которой начались крестьянские выступления против местных помещиков. После Февральской революции в период двоевластия в Гремячке устанавливается советская власть. С началом гражданской войны многие жители села добровольно пополнили ряды Красной армии. 24 июля 1928 года Гремячка вошла в состав новообразованного Новобурасского района, а годом позже в селе был создан один из первых колхозов района - «Прогресс».