Bydannelsen i Viborg opstod i slutningen af vikingetiden. Anlæggelsen synes styret eller ligefrem dikteret af den gryende kongemagt, som meget bevidst har transformeret områdets særlige betydning til en strategisk bydannelse. Her fandtes allerede et vigtigt førkristent kultsted, og stedets hellighed og placering ved et vejknudepunkt har været af afgørende betydning for, at fremtrædende jyske slægter har kunnet samles fredeligt på dette sted og forhandle om fælles anliggender.
Kimen til byen skal formentlig søges på det flade land neden for byens bakkedrag ved Søndersøs nordvestlige bred, hvor der findes metertykke kulturlag med ypperlige bevaringsforhold. Her har målrettede undersøgelser i hhv. 1981‑85 og 2001 påvist et område, der blev byggemodnet og bebygget senest i årtierne omkring år 1000. Bortset fra fund af udlagte fletværksmåtter som byggemodning, gulvlag og brønd ældre end 1018 er kendskabet til denne tidlige bebyggelse endnu meget beskedent, og der kan ikke siges noget om, hvem der i givet fald kan stå bag anlæggelsen.
Bebyggelsen på det flade land blev struktureret og udvidet betragteligt ca. 1018, og fundene fortæller om en specialiseret bebyggelse med et kriger- og stormandsmiljø, der har omgivet sig med luksusimport og lokale og engelske håndværkere. Ændringen må have direkte forbindelse med kong Knud den Store, som formodentlig året efter kom til Viborg for at blive hyldet som konge af Danmark. Aktiviteterne ved Søndersø mindskedes tilsyneladende omkring 1030, men området var fortsat i brug til begyndelsen af 1300-tallet. På plateauet ved Store Sct. Peder Stræde kendes en vikingetidsbebyggelse uden sikker bymæssig karakter, som ved midten af 1000-tallet blev sløjfet til fordel for en regulær bydel med mindre grundstykker og huse langs en nyanlagt gade. Måske har der også været bebyggelse på det senere domkirkeplateau i 1000-tallet.
Kongemagtens interesser i vikingetidens Viborg illustreres af, at Knud den Store begyndte med regulære udmøntninger i byen omkring 1018 eller måske lidt før efter engelske forbilleder. Byen forblev et vigtigt møntsted frem til i hvert fald midten af 1100-tallet, og sandsynligvis fortsatte udmøntningerne ganske regelmæssigt, frem til den danske udmøntning midlertidigt blev afbrudt i 1330’erne.
Tinget, kirken og markedet blev de institutioner, der formede Viborg og gjorde byen til en af de betydeligste i middelalderen. På det, som blev Landstinget for Nørrejylland i Viborg, rådslog man om fællesanliggender, vedtog love og afsagde domme, der fik gyldighed i hele Jylland. Da Danmark blev et samlet kongerige, skulle den, der ville være dansk konge, først hyldes på Viborg Landsting, og kongehyldningerne på tinget foregik gennem hele middelalderen.
Det kirkelige landskab har i høj grad været bestemmende for Viborgs topografiske udvikling i tidlig middelalder. Sandsynligvis blev byen allerede i 1000-tallet inddelt i et antal små sogne, der husede hver sin menighed, havde egen kirke og typisk også en kirkegård. Antallet er usikkert, men i senmiddelalderen kan tallet opgøres til 12 sognekirker. At byen havde internationale kontakter i tidlig middelalder, bekræftes af, at flere af kirkerne blev viet til udenlandske helgener, heriblandt den tyske Sankt Villads og den populære engelske helgen Sankt Budolf.
At kirken var en betydelig politisk, økonomisk og kulturel magtfaktor i byen, hænger især sammen med, at Viborg blev bispesæde ca. 1060, og det antages, at den første domkirke, der dog ikke er arkæologisk påvist, blev opført umiddelbart herefter. Den ældre domkirke blev i perioden ca. 1125‑1225 afløst af en næsten 70 m lang treskibet romansk katedral. Formentlig allerede i begyndelsen af 1100-tallet blev der i relation til domkapitlet oprettet et kapitelkloster viet til Jomfru Maria.
Byen tiltrak desuden flere klosterstiftelser. Ved Asmild Kirke, på østsiden af Søndersø, havde augustinernonnerne et kloster fra ca. 1167, men i højmiddelalderen opførtes store klosteranlæg i det centrale Viborg. Augustinernes Mariakloster lå tæt på domkirken, og længere mod nord lå Gråbrødre Kloster fra 1235. Sortebrødre Kloster syd for domkirken er fra før 1246. Nonneklosteret Budolfi lidt øst herfor nævnes i 1263, mens johanniterklosteret ved Nørresø omtales i 1285.
Kendskabet til byens overordnede topografi i den ældste tid er begrænset, men måske har Viborg tidligt bestået af flere isolerede bydele, som muligvis på grund af de mange små erosionskløfter splittede byterrænet i flere plateauer. I tidlig middelalder synes hovedgaden at have været et nord-syd-gående gadeforløb langs søerne, omtrent svarende til nutidens Lille Sct. Mikkels Gade, Riddergade og Sct. Ibs Gade, der førte igennem de mest kirkerige bydele. Frem til tidligt i 1300-tallet var der også et vigtigt øst-vest-gående gadeforløb gennem byen, som fra Asmild førte over draget mellem søerne til det flade land ved Søndersø og videre mod Store Sct. Peder Stræde, hvor der er fundet brolægning fra 1000-tallet.
Under borgerkrigen mellem kongerne Svend Grathe, Knud og Valdemar den Store blev byen befæstet med vold og grav af Svend Grathe i 1150/51. Befæstningen forløb vest om byen i en bue fra Nørresø til Søndersø. Nyere undersøgelser viser, at befæstningen løber 40 m nord for gaden Volden og ikke langs gaderne Gravene og Dumpen, som byens afgrænsning følger på byprospektet i Peder Hansen Resens Atlas Danicus fra 1677. Befæstningen af byen omkransede et område på højst 62 ha (før vandstanden i søerne steg med 2 m). Terrænforhold gjorde, at Sankt Mikkels Kirke må have ligget uden for befæstningen.
I 1200-tallet blev torvepladsen Gammeltorv anlagt vest for domkirken, og efter det jyske oprør i 1313 lod kong Erik Menved opføre tvangsborgen Borgvold.
I forbindelse med anlæggelsen af Borgvold blev Viborgsøerne opstemmet ved Sønder Mølle for at skaffe vand til voldgraven omkring borgen. Herved blev vandspejlet hævet med ca. 2 m, og de to søer flød sammen til én stor sø. Vejforbindelsen til Asmild over draget gik tabt, og dele af bebyggelsen ved Søndersø oversvømmedes. Herved forstærkedes givetvis en ændring i bystrukturen indledt århundredet før, der gradvis forskubbede byens tyngdepunkt mod vest til domkirkekvarteret med Gammeltorv og Sct. Mogens Gade, og som sammen med de tilstødende dele af Sct. Mathias Gade, Store Sct. Hans Gade og Store Sct. Mikkels Gade blev byens vigtigste og et meget tæt bebygget gadeforløb i senmiddelalderen. Bortset fra gadeomlægningerne i forbindelse med etableringen af den nye vejforbindelse over søen i 1855 samt ved forlægningen af Lille Sct. Mikkels Gade og Sct. Ibs Gade i 1960’erne er senmiddelalderens gadenet velbevaret.
Byens toldgrænse og portene, hvor de handlende skulle betale told, kendes fra 1500-tallet. Sct. Mogens Port i nordenden af Sct. Mogens Gade var grundmuret og muligvis opført i middelalderen, mens Sct. Ibs, Sct. Hans, Sct. Mathias og Sct. Mikkels Porte kun kendes som ret simple porte med bom. Flere af portene blev dog flyttet i 1600-tallet for at favne den forstadsbebyggelse, der var opstået uden for det middelalderlige byområde.
Kirkens højtider og ceremonier, men især landstingssamlingerne trak mennesker i stort tal til byen. Det gav grobund for markeder og handel. Eksport af heste og okser var en god indtægtskilde for adel og købmænd. Mange jyske adelsslægter opførte fornemme bygårde i Viborg, hvor de opholdt sig under markedsdagene, og når de holdt bryllupper og begravelser eller deltog i politiske forhandlinger på landstinget.
Mod slutningen af middelalderen havde Viborg antagelig over 3.000 indbyggere, og blandt borgerne var købmændene de toneangivende. Håndværkerne var en større gruppe, og det samme var gruppen af svende og tjenestefolk. Viborg ejede også en meget stor bymark, og de, der dyrkede jorden, havde deres gårde inden for byens porte.
Reformationsårene 1526‑36 medførte store forandringer i Viborg. 12 sognekirker blev revet ned, klostrene lukkede, og statsmagten omorganiserede hele kirkevæsenet. Alligevel oplevede byen økonomisk gode tider i lange perioder frem mod begyndelsen af 1600-tallet. En væsentlig årsag var velstanden blandt den jyske højadel, der fortsat var massivt til stede i Viborg. Især snapstinget, dvs. årets første landstingssamling, blev en dynamo for omsætning, kultur og politik, idet tinget blev pengebørs med tinglysninger af al jordegods i Jylland, og det blev markedsdage med eksotiske varer og markedsgæster i tusindtal. Viborgs solide håndværkerstand formåede også at være ekspansiv og mødte op på markeder i hele Midt- og Nordjylland. Viborg fik læge i 1545, apotek i 1573 og postvæsen i 1646.
Tilbagegang for byen indtrådte med Kejserkrigen 1625‑29 og svenskekrigene i midten af 1600-tallet. I 1726 ramte den helt store katastrofe: En altfortærende storbrand, der rasede i tre dage, efterlod en stor del af Viborg som en rygende ruinhob.
Viborgs genopbygning kom til at tage årtier. Det lykkedes at beholde de mange offentlige institutioner og embeder, hvilket gav en vis økonomisk stabilitet i en tid med tilbagegang. Tilmed fik byen en ny institution i 1742, Viborg Tugt- og Manufakturhus, der ganske vist ikke gav prestige, men modvirkede det faldende folketal, idet tugthuset fremover skulle huse skarnsfolk fra hele Jylland. Erhvervslivets tyngde var håndværkerstanden, samlet i otte lav, samt de 40‑50 landmænd, som dyrkede den store bymark. En svag fremgang i antallet af købmænd skyldtes tilflytning af en række jødiske manufakturhandlere. Antallet af militærfolk svingede en del.
Den nørrejyske stænderforsamling havde hjemsted i Viborg 1836‑48, hvilket fremmede den politiske og kulturelle aktivitet. Byens første avis, Den Viborger Samler, så dagens lys i 1773, og i første del af 1800-tallet opstod borgerlige klubber. Borgerskabets kulturliv blomstrede i bl.a. Viborgs Dramatiske Selskab og i Dansesalonselskabet, mens de mere folkelige forlystelser udspandt sig i lavene og på markedsdage.
Nye tider nåede Viborg omkring 1850. Byrådet iværksatte opdyrkning og beplantning af bymarkens vidtstrakte overdrev. Staten anlagde den nye landevej Randers-Viborg-Holstebro, telegraf kom i 1857, gasværk i 1859, jernbanen i 1863, og telefoncentral i 1887, mens kommunalt vandværk måtte vente til år 1900 og elværk til 1907. For byens næringsdrivende skabte den liberale næringslov fra 1857 ganske ændrede vilkår. Toldboderne ved byens porte forsvandt, lavene blev opløst, og i stedet stiftedes et utal af nye demokratiske foreninger og organisationer, der skulle varetage de forskellige befolkningsgruppers interesser. Handels- og kapitalmarkedet ændrede gradvis karakter. Viborg Byes og Omegns Sparekasse fra 1828 fik selskab af Kreditforeningen i 1851 samt af flere private banker.
Viborg fik fast garnison i 1865 med eksercerplads og militære bygninger i byens udkant. Provinsarkivet (senere kaldt Landsarkivet) blev oprettet i 1889, Hedeselskabet fik hovedsæde i 1907, og Generalkommandoen kom i 1913. Det store tugthus blev i 1875 tømt for straffefanger, men to år senere blev de dystre bygninger i stedet omdannet til depotanstalt for uhelbredeligt sindssyge under navnet Viborg Sindssygeanstalt.
Viborgs position som hjemsted for amtsadministrationen medførte, at byen i 1856 fik det første offentlige sygehus. 1888‑89 opførtes det nye Viborg Amts og Bys Sygehus, og dermed skabtes endnu en stor offentlig arbejdsplads.
Samspillet mellem opland og by gav også basis for nye virksomheder. Svineslagteriet kom i 1897, Asmildkloster Landbrugsskole i 1908, og andelsmejeriet i 1914 med sammenlægning af et privat mejeri og et mindre andelsmejeri, hvorimod det var den lokale arbejderbevægelse, som stod bag Viborg og Omegns Brugsforening og Arbejdernes Fællesbageri.
Industrien indtog længe en beskeden rolle i Viborgs erhvervsliv, om end flere fabrikker placerede sig i området ved den nye banegård vest for byen.
En lille håndfuld industrielle virksomheder var på vej mod at ændre byens befolkningssammensætning i de første årtier af 1900-tallet. Størst blev Kroghs Tobaksfabrik, der i en periode havde ca. 700 arbejdere, efterfulgt af Riegels Trævarefabrik og Schneevoigts Maskinfabrik, men 1930’ernes kriseår medførte arbejdsløshed og konkurser.
De liberale serviceerhverv klarede sig bedre i mellemkrigsårene. Retsreformen i 1919 gav således basis for mange sagførerkontorer med foretræde for landsretten. Under hele Besættelsen var byen hjemsted for en stor tysk garnison, og til anlæggelsen af flyvepladsen i Karup blev hentet arbejdskraft i Viborg. Under retsopgøret efter Besættelsen fik Viborg en særlig rolle, idet Vestre Landsret behandlede alle de store værnemager- og landsforræderisager i Vestdanmark.
Den økonomiske højkonjunktur fra slutningen af 1950’erne satte gang i udflytningen af virksomheder til erhvervsarealer vest for Viborg, og tekstilvirksomheden Asani blev byens største industriarbejdsplads. Nye parcelhuskvarterer bredte sig mod syd og nord, og boligblokke opførtes langs den nye omfartsvej. Øst for Viborgsøerne opstod »Guldkysten« med velhavervillaer. Her opførtes endvidere Gymnastikhøjskolen i 1951 og den nye Handelsskole i 1973.
Kommunalreformen i 1970 med sammenlægningen af de gamle Viborg og Thisted Amter til Viborg Amtskommune med amtsgård i Viborg koncentrerede administrationen i byen, og amtet iværksatte også udvidelser af sygehusvæsenet. Viborg fik i rækken af uddannelsesinstitutioner tilføjet Viborg Amtsgymnasium og HF (1971), pædagogseminarium (1971), social- og sundhedsuddannelser og Animationsskolen (senere The Animation Workshop). Det regionale gasselskab Naturgas Midt/Nord placerede i 1982 sit hovedkontor i Viborg.
Viborg som centrum for service og administration blev med de nye institutioner yderligere styrket op mod årtusindskiftet. Af den samlede beskæftigelse i kommunen lå to tredjedele inden for privat og offentlig service og administration. Fremstillingserhvervene blev reduceret til godt 20 % af de erhvervsaktive. Den grafiske industri og metalindustrien var dog i fremgang, hvorimod levnedsmiddelindustrien var på vej mod afvikling bortset fra Peter Larsen Kaffe. Midtbyens handel konsoliderede sig for en tid med opførelsen af Sct. Mathias Centret i 1977.
