Beim Pflügen am Kirchsteig wurde 1936 ein Steinbeil, ein so genannter Schuhleistenkeil, gefunden – ein Gerät aus der jüngeren Steinzeit (4500 bis 2000 vor Christi Geburt). Es wird vermutet, dass er bereits vom urgeschichtlichen Menschen bei der Nutzung des Gebirgslandes zur Jagd oder Sommerweide verloren wurde.
Im 12. Jahrhundert vor der Besiedlung müssen slawische Nomaden, aus Richtung Sayda kommend, durch das Gebiet von Hallbach gezogen sein. Eine frühere Besiedlung ist nicht nachzuweisen, aber durchaus möglich. Das ergibt sich aus teilweise heute noch gebräuchlichen Namen slawischen Ursprungs. Dazu gehört die Bezeichnung „Biela“ für das Flüsschen, welches in Sayda entspringt und bei Olbernhau in die Flöha mündet. 
Im 13. Jahrhundert wurden fränkische Siedler durch böhmische Grundherren in unserem Gebiet sesshaft gemacht. Der Name Hallbach taucht aber noch nicht auf. Im Jahre 1445 wurde das Waldhufendorf „Halpach“ erstmals in einer Besitzerurkunde der Herrschaft von Schönberg auf Purschenstein genannt.
Die Pest raffte 1633 in Hallbach 140 Menschen hinweg, nur 11 Einwohner blieben am Leben. Nach 1830 entwickelten sich in Hallbach verschiedene Unternehmungen, so zum Beispiel die Handweberei, Holzdrechslerei, Brettschneider, Kistenmacher, Spielwarenfabrikation, Schachtelmacher und die Sitzmöbelherstellung. Jedoch wurden viele Existenzen von der 1923 einsetzenden Inflation ruiniert. Es gab viele Arbeitslose. Der 1. Weltkrieg forderte 25 Tote, der 2. Weltkrieg 80. Einheiten der Roten Armee zogen am letzten Kriegstag 1945 durch das Dorf. Es kam zu Plünderungen, Vergewaltigungen und Verhaftungen.
Auch in Hallbach entwickelte sich die Landwirtschaft. 1960 gründete sich hier die eigenständige LPG „Morgenrot“, welche 1964 in die Groß-LPG „Thomas Müntzer“ integriert wurde.
Auch von den beiden Ortsteilen Hallbach und Hutha wird gegenwärtig die Zeittafel präzisiert und erweitert.
Am 1. Januar 1999 schlossen sich die bis dahin eigenständigen Gemeinden von Dörnthal, Hallbach und Pfaffroda zur Gemeinde Pfaffroda zusammen.
Am 1. Januar 2017 wurde die Gemeinde Pfaffroda in die Stadt Olbernhau eingegliedert. Somit wurde Hallbach zu einem Ortsteil von Olbernhau.
