Село Узунджово има многовековна и богата история. Намиращата се на 1 км източно от селото селищна могила подсказва, че тук е имало живот още през халколита. Предполага се, че днешното село е наследник на гранично селище възникнало през средновековието. За първи път се споменава в Сюлейманкьойския надпис на хан Омуртаг (814-831г.) като крепост под името "Макро ливада". Останките от последната се намират на около 5 км североизточно от с. Узунджово. Установено е, че крепостта първоначално е изградена през тракийскта епоха, като е надграждана и разширявана през късната античност и средновековието.
Църквата в село Узунджово пази иконостас с глаголична молитва
Според някои изследователи, тук през 204г. пр. Хр. върху тракийско поселище гърците основали селището Пизус, което по-късно римляните го превърнали в укрепен град, наречен Блисимос. Местността, в която се е намирало древното селище, гърците нарекли "Макри ливада" (дълго поле). Блисимос било разрушено по време на аваро-славянските нападения през VI в. През периода, когато тези земи влизат в българската държава, тук е съществувало селище, което било наречено със славянското име "Вирово". След падането на България под османско робство селището е наречено Узунджово, което идва от "Узунджа ова" (дълго поле). В турските данъчни регистри от 1607г. и 1781г. се среща под имената, съответно - Узунджа ова и Узунджа абад Хаскьой.
През османския период тук се е провеждал прочутия Узунджовски панаир, който е бил един от най-големите в Османската империя и най-голям в българските земи. Смята се, че панаирът възниква като пазарище около християнски храм (църквата "Св. Богородица"). Според автрийския историк Йозеф фон Хамер панаирът е основан през 1593 г. от Синан паша - велик везир по времето на султаните Мурад ІІІ и Мехмед ІV. Минавайки край Узунджово Синан паша много харесал мястото, отпуснал 30 хиляди гроша от хазната и заповядал да бъдат построени кервансарай, джамия (върху разрушения християнски храм "Св. Богородица"), имарет и баня, а в селото ежегодно да се свиква панаир, който да продължава 40 дни.
Известният османски пътешественик Евлия Челеби посетил Узунджово в края на XVII век и пише следното: "После минахме град Харманли и за 5 часа стигнахме в град Узунджа ова, сред едно широко поле на територията на Чирменския санджак. Има един голям, приличащ на крепост хан, подобен на който може да бъде само оня сарай в Татар Пазарджик, построен от Мактул Ибрахим паша. По своята здравина тази бележита постройка може би е по-здрава от оная в Пазарджик. Има 80 огнища, уютен отвън и отвътре, с голям обор - това е един импозантен хан. Градът има една джамия, няколко малки ханчета, една оживена чаршия с две железни врати, прилични на врати на крепост, като всички са покрити със синкаво олово. Има още около сто бедняшки къщи, но няма вода."
Панаирът се превърнал в център за търговия на едро с някои земеделски произведения като розово масло, с кожи и местни занаятчийски стоки - кожарски от Пловдив, Пещера, Охрид, килими от Сливен и Пирот, метални произведения от Габрово и Самоков, гайтани и конци от Карлово, Сопот, Калофер, Пловдив. Цели еснафи в различни градове работили през годината, за да продават на панаира. Абаджийският еснаф в Стара Загора, например, който наброявал 45 дюкяна, изпращал голяма част от продукцията си на Узунджовския панаир. Наред с това Узунджово станал важно посредническо звено при вноса на европейски индустриални стоки в Османската империя. В „Цариградски вестник“ от 1849 година се съобщава, че „от вехто време“ в панаира взимат участие търговци от „Мала Азия, Армения, Каръм, Росия, Лехия, Немско“.
Узунджовският панаир, освен голямата си заслуга за развитието на българските занаяти, има голямо стопанско значение за бубарството и лозарството, за разпространението на непознати дотогава култури (памук, тютюн и др.), на нови породи добитък. Узунджовският панаир е бил посещаван и от много български хайдути и революционери за закупуването на оръжие и боеприпаси. Сред тях са Васил Левски, Георги С. Раковски, отец Матей Преображенски, Бачо Киро, Хаджи Димитър и др. През 1860 г. тук се събират представители на 33 български града, които подписват изложение за решаването на църковния въпрос. Най-голяма слава Узунджовският панаир добива в края на XVIII и началото на XIX век, когато тук се събирали ежедневно над 50 000 купувачи и търговци от цялата Османска империя и най-различни кътчета на Европа. Традиционно, панаирът се провеждал ежегодно през септември, но датите му на откриване и общата продължителност се променят. Отначало продължавал 40 дни, в някои периоди се провеждал от 15 септември до 15 октомври. В началото на XIX век става 15-дневен и се разкривал преди гроздобер.
Търговците и занаятчиите от всеки град или област имали свои местни чаршии, отделно от тях били пазарите за добитък и роби. Голям хан с оловен покрив, баня, джамия, имарет и кервансарай се издигали в центъра на панаира. Многобройните складове и сергии предлагали всичко, което се произвеждало по онова време – в това число скъпоценности и екзотични колониални стоки като кафе, захар, зехтин, маслини, чай. Персийските търговци продавали пъстри шалове и килими, английските – индийски тъкани, калай, бои и подправки, италианските – сукно, фесове, стъклария, копринени платове, руските – скъпи кожи, тафти, книги. За реда и правилното сключване на сделките се грижел специален чиновник, а търговците и продадените стоки се облагали с мита. Имало и места за забавления, където циркаджии и дресьори, фокусници и певци привличали тълпи от зрители. През 1871 г. панаирът бил посетен от самия Левски, който дошъл да купи оръжие за тайния комитет. По онова време обаче тържището вече западало. За последен път Узунджовският панаир се провел през 1876 г. За негов наследник се смята Пловдивския панаир, създаден през 1893 г. от българското правителство за да възроди славата на своя именит предшественик.
През 70-те години на ХІХ век поради подобрените транспортни връзки в Османската империя, включващи изграждането на желозопътни линии и засилването на търговията по морските пристанища, икономическото значение на Узунджовския панаир намалява. В някои източници се приема, че поледният панаир в Узунджово е устроен през 1876г., но в Княжество България, макар и не със същото значение, той е възстановен. Съгласно заповед от 1902г. панаирът в Узунджово се открива във всеки последен петък на месец септември и продължава три дни. Тогава е бил предназначен за търговия на праматарски стоки и едър добитък. За последен път панаирът се провежда през 1921г.
През османското робство, след като е разрушена църквта "Св. Богородица" и на нейно място е издигната джамия, и малкото дотогава българско село се превръща в едно от най-известните панаирски селища в Османската империя, е населявано предимно от турци. През 1830 г. в Узунджово е имало едва 12 български къщи, а през 1850 г. те нарастват на 60. В 1858г. местното населние успява да издейства ферман на построяването на християнски храм. Тогава е осветена дървена черква "Св. Йоан Богослов", а по-късно до нея е открито и първото българско училище в селото. След Освобождението на България (1878г.) турското население напуска селището, като тук се заселват много бежанци дошли от останалите под робство българси земи. Така Узунджово се превръща в село изцяло населено с българи, каквото е и до днес.
Днес Узунджово се слави с уникалната си черква "Успение Богородично", която освен, че е най-голямата селска църква в България, но и само още два храма имат подобна архитектура - джамия превърната в църква.