Castrum Mirabellum au début de la féodalité, la seigneurie passa aux barons de Montauban. Le 9 octobre 1206, Dragonet de Montauban et son fils Raymond cédèrent leur haute justice sur le fief, en échange de droits seigneuriaux sur Vinsobres, à Eldiarde, abbesse de Saint-Césaire d'Arles. Après l'annexion de la baronnie de Montauban par les dauphins, ceux-ci comblèrent Mirabel de largesses. Mirabel fut atelier monetaire, le château fut agrandi et embelli, l'église Saint-Julien reconstruite avec une chapelle spéciale pour eux. Ils firent de leur domaine de Beaulieu l'une de leurs principales résidences. Pillée et saccagée au XIVe siècle, par les Compagnies de Routiers, Mirabel fut l'une des malheureuses victimes des guerres de religion, qui y firent d'affreux dégâts. Jusqu'à 1348, il y existait un quartier juif, nommé Les Josiols, en contrebas, au nord du village. À cause de rumeurs selon lesquelles les juifs étaient responsables de la peste qui menaçait cette année-là, ils furent assassinés ou envoyés vers Carpentras. Le quartier fut intégralement détruit. Après les guerres de religion, Mirabel était devenu bien différente. La chapelle Saint-Julien fut détruite puis, en 1633, le château et les remparts. Par peur de la peste, les remparts furent reconstruits en 1652 et on y ouvrit 4 portes d'entrée.
L'église actuelle fut construite sur la ruine de l'ancienne chapelle entre 1645 et 1651. Chef-lieu de canton de 1790 à 1800, il devint, après le 9 Thermidor 1794 (assassinat de Robespierre), un foyer de réaction royaliste et tout ne rentra dans l'ordre qu'après la fête du 14 juillet de l'an X (X à vérifier[réf. nécessaire]). Mirabel-aux-Baronnies fut un des premiers villages avec un réseau d'alimentation d'eau publique, construit en 1876. Des spécialistes italiens restèrent pendant quelques années à Mirabel avec leur familles, il y existait même une école primaire en langue italienne pour leurs enfants. L'eau venait, et vient toujours, de la source nommée « Tune », 4 kilomètres au nord-est (direction Châteauneuf). L'eau est collectée et conduite par des dallots (canalisations) en béton vers le village où 4 lavoirs, 2 fontaines et quelques robinets sont alimentés. Les canalisations étaient fabriquées sur place. L'ancienne fontaine de la Place des Armes, datant du XIIIe siècle, fut adaptée pour cette alimentation.