在绳文时代，位于现今京都市东北部的北白川地区和山科盆地的丘陵地区已经有集落出现。到了弥生时代，平原地区也开始有集落出现。进入5世纪后，渡来人贵族秦氏开始在京都居住，其在京都盆地兴修水利，此为京都地区大规模开发之始。

奈良时代末期，桓武天皇为了摆脱奈良佛教寺院势力的影响，于公元784年将首都从平城京（今奈良市）迁移到长冈京（今长冈京市）。然而仅过了不到10年，桓武天皇在和气清麻吕的建议下，于公元794年将首都又迁到位于山城国的平安京（也就是京都市）。

平安京的选址参考了风水思想，并且效仿中国唐代的京师长安，是一座传统的市坊制都市。平安京南北长约5.2公里，东西长约4.5公里，面积相当于中国唐代京师长安城的五分之一。

天皇居住的大内里位于平安京的正北，以朱雀大路为中心，城市分为右京（又称“长安”）和左京（又称“洛阳”）两个对称的部分。平安京堪称是一座规模宏大且规划严谨的东亚传统型的计划城市。

公元702年（大宝二年）日本再次派遣了遣唐使，回国时他们详细描述了中国长安城的辉煌壮丽。以长安城为模本，藤原京从罗城门向北的通道就是朱雀大路，宽达74米，到平城宫朱雀门大约有4公里的距离。朱雀大路左右有侧沟，沿路种有柳树、槐树等树木，形成一条林荫路。

1864年，幕府军队和倒幕势力在京都市内发生激烈战斗，是为禁门之变，京都市内大片街区被焚毁。这也使得京都市中心现存的建筑多为幕末之后修建的建筑物。

1867年，京都郊外发生鸟羽伏见之战，倒幕军取得胜利，是决定戊辰战争局势的关键战役。1868年，日本的首都从京都迁移至东京，除了皇室及公家之外大量商人也都从京都迁居至东京。1921年，京都实施了其首个都市计划事业，开始进入现代城市规划时代。

在第二次世界大战时期，京都市是日本城市中较少遭到美军空袭轰炸的都市，因此京都市是日本少数仍然拥有丰富的战前建筑的城市之一。为了降低空袭造成的损害，堀川通、御池通、五条通沿线的建筑被强制拆除，却也提供了之后拓宽道路的空间。

正因为旧市区保存较好，导致市中心很难修建新的道路和公园，使得京都市中心地区的道路面积率和公园面积率极低，并且都市更新也进展较慢。1994年，京都的多处古迹被列入世界文化遗产。京都已成为日本具代表性的观光都市和文化都市。

模仿长安城的日本京都