축제의 기원은 1967년 제1회 울산공업축제로 거슬러 올라간다. 당시 축제의 목적은 울산의 역사와 전통을 홍보하는데 있었다. 이후 1992년에 ‘시승격 30주년 기념 및 제27회 처용문화제’라는 문화예술적 의미를 강화하는 명칭을 사용한다. 당시 신라향가인 처용가(處容歌)의 주인공 ‘처용’과 그의 아버지 ‘헌강왕’이 울산광역시 남구에 위치한 개운포 처용암에서 만났다는 설화가 사용되기 시작했다.
『삼국유사(三國遺事)』 「처용랑(處容郞)과 망해사(望海寺)」에 관련 설화가 실려 있다. 그 설화에서 처용이 부른 노래와 춤을 ‘처용가’와 ‘처용무(處容舞)’라고 한다. 2009년에는 처용무가 세계무형문화유산으로 등재되었고, 이후 명칭도 ‘처용문화제’로 바뀌었다.
처용문화제는 6개 부문으로 프로그램이 구성되어 있다. ‘처용컨텐츠’는 개막공연, 처용난장, 처용마당, 처용길놀이, 처용학술제로 이루어진다. ‘처용월드뮤직’은 각국의 음악을 공연장과 길거리에서 즐길 수 있다. ‘처용앵글서던쇼’는 국제 가수들과 밴드로 구성된다. ‘에이팜’은 국제회의, 아이디얼 매칭, 공동프로모년 부스, 네트워킹 파티, 쇼케이스 공연, 팸투어로 짜여진다.
‘처용퍼레이드’는 ‘울산 시민의 화합과 안녕’, ‘처용문화제의 번영을 기원’, ‘헌강왕 행차와 처용을 맞이하여 가는 행렬’, ‘볼거리 가득한 퍼레이드 카’, ‘처용의 관용과 화합을 상징하는 따스한 느낌의 유등 및 연등행렬’, ‘5개 구군 민속놀이 및 지역예술단체 행렬’ 등 처용의 정체성과 지역문화예술의 역량을 담은 폐막공연으로 펼쳐진다. ‘전시 및 체험행사’는 처용관련 전시 · 체험행사, 글로벌 전시 · 체험행사, 향토음식 전시 · 체험으로 이루어진다.
울산광역시가 주최하고 처용문화제추진위원회가 주관하여 태화강공원 일대에서 5일간 이루어지고 있다. 1995년에 처용문화제추진위원회 발족과 함께 민간주도형으로 전환되었다. 2007년부터는 월드뮤직 페스티벌을 도입하면서 동 · 서양과 현대문화예술이 어우러지는 종합축제로서의 성격을 갖게 되었다.
처용무가 세계무형문화유산에 등재되었고 행사의 참여자도 외국인에게까지 확대되어 있다. 이를 통한 지역 홍보와 국제적 교류에도 한몫을 하고 있으며, 지역문화에 대한 주민의 자긍심 고취에 영향을 주고 있다.