De stad Groningen is in de vroege middeleeuwen als esnederzetting op de noordelijke uitloper van de Hondrug ontstaan, bij de plek waar de kleine rivieren de Drentsche Aa en de Hunze zich verenigden in het Reitdiep. Al vroeg haken wereldlijke en geestelijke heren naar de macht over het dorp. Aan het begin van de 12e eeuw stichtte de bisschop van Utrecht op het huidige Martinikerkhof en bij de nog kleine van tufsteen gebouwde Martinikerk de Sint-Walburgkerk als indrukwekkend teken van zijn machtspositie. Hoewel het stadsrecht ontbreekt, wordt Groningen in de 13e eeuw al als stad beschouwd.
De structuur van de middeleeuwse stad is nog te herkennen. Op de Hondsrug loopt de hoofdroute door de Herestraat, Guldenstraat en Boteringestraat en parallel loopt de secundaire as van Oosterstraat, Grote Markt en Ebbingestraat. Dwars daarop vormde zich de as van Poelestraat, Grote Markt, Vismarkt en Brugstraat naar het havengebied aan de A, waar een kapel in het midden van de 13e eeuw tot tweede parochiekerk werd verheven. Waar deze assen kruisten, aan de Grote Markt, kwam omstreeks 1300 het raadhuis tot stand. Aan de westzijde ontwikkelden zich dankzij de open verbinding met zee handelsactiviteiten. Groningen werd het belangrijkste handelscentrum van Stad en Ommelanden. In de snelgroeiende stad vestigden zich verschillende kloosters en conventen en in 1267 werd het eerste van de later in aantal fink toenemende gasthuizen gesticht: het Pelstergasthuis.
De stad moest zijn economische betekenis verdedigen met wallen en grachten. De verdedigingswerken zijn vanaf de 11e eeuw voortdurend verbeterd en uitgebreid en deze hebben mede de stadsstructuur bepaald. Met de Ommelanders is dikwijls strijd gevoerd die de stad uiteindelijk in haar voordeel heeft beslist. Ook heren die vanaf omstreeks 1500 dit handelscentrum, dat zich als vrije stadsstaat manifesteerde, onder hun invloed wilden brengen, gingen de strijd aan. Met de reductie in 1594 sloten Stad en Ommelanden zich bij de Republiek aan. Het had veel voeten in de aarde om Stad en Ommelanden tot één gewest samen te voegen. Het bestuurscentrum werd in de Sint-Maartensschool aan het Martinikerkhof gevestigd, het provinciehuis is nog steeds op deze plek te vinden. De stad heeft tot de dag van vandaag wel haar overheersende positie in het gewest behouden.
Van 1608 tot 1624 werden de verdedigingswerken van de stad opnieuw verbeterd en dat ging gepaard met een aanzienlijke stadsuitbreiding aan vooral de noord- maar ook de oostzijde. De noordelijke uitbreiding kreeg een rechthoekige stratenstructuur, aansluitend op het noordzuid gerichte bestaande patroon. Onmiddellijk aan de middenas kwam een veemarkt, de Ossenmarkt, en centraal een kerkhof waarop in 1664 de Nieuwe- of Noorderkerk werd gebouwd. Intussen was in 1614 de Groninger Academie gesticht. Het instituut kon zich vestigen in het voormalige broederenklooster en enkele verlaten conventen. De stad was na handels- en bestuursbrandpunt ook wetenschappelijk centrum geworden.
De hoofdkerk van de stad, de Martinikerk, voor het eerst in 1215 vermeld, is gedurende de 15e eeuw in gotische stijl vergroot; het prachtige hoogkoor was al in 1425 gereed. De Martinitoren, het hoogtepunt in het stadssilhouet, is van 1469 tot 1627 verrezen tot een hoogte van 96 meter. De Der Aa-kerk is eveneens in de 15e eeuw ingrijpend verbouwd en vergroot tot een gotische kruiskerk. De toren is na blikseminslag in 1671 en herbouw in 1710 opnieuw ingestort, de huidige toren met karakteristieke lantaarnbekroning kwam in 1718 gereed. Na de bouw van de Noorderkerk zijn gedurende de 19de en 20e eeuw tientallen kerken in de binnenstad, schil en buitenwijken gebouwd. Van de drie fraaie neogotische kerken in de binnenstad zijn twee gesloopt. De Sint-Jozefkerk, thans kathedrale bisschopskerk en in 1887 gebouwd naar ontwerp van Pierre Cuypers, staat met haar opvallende zeskante toren nog wel aan de Radesingel.
De zelfbewuste stad richtte enkele trotse gebouwen op, zoals het Goudkantoor (provinciaal collectehuis) en de Waag (in 1874 weer gesloopt), maar het oude raadhuis bleef in gebruik. Dit werd in 1775 gesloopt en pas in 1810 werd het indrukwekkend nieuwe raadhuis op de Grote Markt opgericht. De stad trad bovendien buiten het eigen territorium; zij werd ondernemer in de Republiek. Grootschalige verveningen werden opgezet in het Oldambt, Westerwolde werd in 1629 gekocht en bij de landaanwinning bij de Dollard nam de stad spoedig een leidende positie in. Na de (mislukte) belegering door de Münsterse bisschop Bommen Berend in het rampjaar 1672 werden de vestingwerken opnieuw verbeterd, maar ruim twee rustige eeuwen later werd duidelijk dat de vesting Groningen geen zin meer had en de stad mocht zich vanaf 1874 ontmantelen. De randen, vooral aan de zuidzijde, konden worden herschapen in singels met parkzomen en rijke herenhuizen voor de stadselite. Er konden plannen worden gemaakt voor stadsuitbreidingen.
Voor de stadseconomie waren de graan- en houthandel de aanjagers. De korenbeurs aan de Vismarkt werd in 1874 voor de tweede maal vergroot en vernieuwd. Er kwam een gasfabriek (1854) en vanaf de twee laatste decennia van de 19de eeuw volgden onder meer een tabaksfabriek, een koffebranderij, een suikerraffnaderij en stroopfabriek, een rijwielfabriek en drukkerijen. Vanaf 1866 werden spoorverbindingen gelegd met Leeuwarden, Nieuweschans, Zwolle en Delfzijl. Het leidde in 1896 tot de bouw van het imposante station in rijk gedecoreerde neorenaissance. Het kanalenstelsel werd aanzienlijk verbeterd en uitgebreid. Het graven van het Eemskanaal in 1876 leidde niet tot de gehoopte opleving van Groningen als zeehaven. Deze rol was overgenomen door Delfzijl.
Met de stadsuitbreidingsplannen had de Woningwet zichtbare gevolgen voor de stad. Krottenbuurten konden geleidelijk worden gesaneerd door de participatie van woningbouwcorporaties in volkswoningen in een aantal schilwijken, in andere wijken werd de woningbouw aan particulieren overgelaten. Buurten en wijken als de Schildersbuurt, Oranjebuurt, Zeeheldenbuurt, Korrewegwijk, Oosterparkwijk en Herewegbuurt gingen de oude stad met een nieuwe schil omringen. Later kwamen de buitenwijken zoals Helpman, Coendersborg, de Wijert, Corpus den Hoorn, Tuinwijk, Selwerd, Paddepoel, Vinkhuizen, Lewenborg, Beijum, het Hoornse Park, Hoornsemeer, De Held, Reitdiep en Gravenburg.
