Pierwsza wzmianka o wsi pochodzi z 1323 r. (Nezelsko) i wspomina sołtysa Franko, później wymieniana jako Nedzelsko, Nyedzyelsko, Nyedzoczka. W 1400 roku wymieniany jest Majnard z Niedzielska, który utracił swoją część wsi na rzecz miasta po niespłaceniu pożyczki. Część wsi należała do przodków kronikarza Jana Długosza, który wstępując w 1428 r. na Akademię Krakowską wpisał się jako syn Jana Długosza z Niedzielska. Warto dodać, że ojciec dziejopisa walczył pod Grunwaldem w chorągwi ziemi wieluńskiej. Sam kronikarz w l. 1424-28 pobierał nauki w wieluńskiej szkole kolegiackiej.
W 1410 r. Anna, córka Suchego sprzedała rajcom wieluńskim 4 łany w Niedzielsku, 10 lat później właściciele wsi Stanisław z żoną Elżbietą sprzedali miastu kolejny łan graniczący z polami mieszczan. Rodzina Długosza sprzedała swoją część wsi Piotrowi Madalskiemu. Transakcję ostatecznie sfinalizował jego syn Sędziwój, który zapłacił Janowi Długoszowi z Czernic ustaloną kwotę. Mieszkańcy wsi należeli w 1520 r. do parafii kolegiackiej w Wieluniu, wymienia się wtedy również tutejszy folwark i zniszczony młyn.
W XVI w. większa cześć Niedzielska znajdowała się w posiadaniu miasta Wielunia, które uzyskało dla wsi przywilej przeniesienia z prawa polskiego na prawo niemieckie w 1545 r. W l. 1552-53 wieś należała do mieszczan wieluńskich i dwóch członków rodziny Madalińskich, później stopniowo przechodziła z powrotem w posiadanie szlachty. W 1808 r. w wyniku procesu uznano Niedzielsko za własność Józefa Kalasantego Madalińskiego i Adama Kobierzyckiego (w procesie tym miasto Wieluń domagało się zwrotu części wsi, nie było jednak w stanie przedstawić oryginalnych dokumentów, a jedynie kopie).
Niedzielsko należało później do Andrzeja i Antoniego Madalińskich, Bogumiła Lenartowicza, w l. 1872-1906 do Włodzimierza Morzyckiego, a od 1906 r. do jego córki - Felicji Rymarkiewiczowej, działaczki społecznej z lat międzywojennych (Polska Macierz Szkolna, Biblioteka Publiczna, Muzeum Ziemi Wieluńskiej, Szkoła Handlowa, ochronka, sierociniec w Komornikach).
Folwark niedzielski w 1868 r. częściowo rozparcelowano na mocy ukazu o uwłaszczeniu z 1864 r., lecz większość majątku pozostała w ręku właścicieli tutejszych dóbr. W 1886 r. wieś liczyła 19 domów i 158 mieszkańców, wymienia się również dwa wapienniki i kamieniołomy; jeszcze w latach powojennych funkcjonowały przy w pobliżu drogi do Stawu na wzgórzu (wys. 182 m n.p.m.) kamieniołom i wapiennik. W 1934 r. majątek miał powierzchnię 198 ha.
W 1910 r. powstało Towarzystwo Akcyjne Cukrowni „Wieluń” (większość udziałów należała do braci Przeworskich), które wykupiło część majątku Niedzielsko i wybudowało na tym terenie w l. 1911-12 zakład.
Majątek znajdował się w rękach Felicji Rymarkiewiczowej do 1939 r. (formalnie do 1945), kiedy to została wyrzucona przez okupantów ze swojego dworu; w trakcie działań wojennych spłonął, w 1958 r. jego obszar wraz z cukrownią przyłączono do Wielunia. Pozostałą część wsi przyłączono do miasta w 1988 r. Po obszernym niegdyś majątku pozostały dziś jedynie stawy przy ulicy F. Rymarkiewiczowej, na reszcie jego obszaru ulokowano różne zakłady przemysłowe.

O historii Niedzielska p. http://fascynacje.prv.pl.