Nel territorio di Viterbo vi sono tracce di insediamenti neolitici ed eneolitici, nell’ambito della cultura di Rinaldone.
Sono state rinvenute poche presenze etrusche, specie nel sottosuolo, ma probabilmente in questo periodo l’insediamento sul colle del Duomo, da identificare con Surina o Surna, non raggiungeva lo stato di vicus ed era un avamposto della lucumonia di Tarquinia[10]. Nelle vicinanze sorgevano gli altri centri etruschi di Musarna e Acquarossa (poi distrutta, e ricostruita a poca distanza come Ferento).

Le fantasiose teorie quattrocentesche dell’erudito frate Annio (autore di quel complesso e monumentale falso storico noto come Antiquitatum variarum volumina XVII) hanno invece supposto che sorgesse qui una tetrapoli etrusca, sulla base dalla sigla FAVL che sarebbe un acronimo formato dalle iniziali di quattro cittadine (Fanum, Arbanum, Vetulonia, Longula).
Dopo la conquista romana vi fu costituito, con ogni probabilità, un insediamento militare, chiamato Castrum Herculis per la presenza nella zona di un tempio che si riteneva dedicato all’eroe mitologico, da cui deriva il leone simbolo di Viterbo. Nei pressi passava la via Cassia, che aveva una mansio ad Aquae Passaris, nell’area termale a occidente rispetto all’attuale Viterbo[12], mentre solo nel medioevo, con la sua ascesa politica, la strada passerà dentro la città.

Notizie più certe si hanno nell’Alto Medioevo con un castrum, cioè una fortificazione longobarda posta al confine tra i possedimenti nella Tuscia e il ducato bizantino di Roma: il colle di San Lorenzo, ricordato nella donazione di Sutri tra le proprietà che Liutprando promette alla Chiesa nel 729, fu fortificato nel 773 da Desiderio, nell’ultimo periodo della sua contesa con Carlo Magno. Un documento papale dell’852 riconosce il Castrum Viterbii come parte delle Terre di San Pietro, mentre Ottone I annovera il castello tra i possedimenti della Chiesa.

Nell’XI secolo l’incremento demografico contribuì alla nascita di nuclei abitativi fuori dal castrum, e, attorno al 1090, a un primo tratto di mura; nel 1099 la scelta dei primi consoli sancì il passaggio a istituzioni comunali. È il XII secolo il periodo in cui Viterbo, libero comune, si assicurò il possesso di numerosi castelli: in tal senso la protezione di Federico I Barbarossa (presente nella città nel 1162), e il suo riconoscimento del comune viterbese, conferì legittimità alla sua politica di espansione. Nel 1172 venne distrutta la città di Ferento il cui simbolo (una palma) fu aggiunto al leone, simbolo di Viterbo (l’emblema vigente è costituito appunto da un leone accollato ad una palma); attorno al 1190 venne assediata Corneto (odierna Tarquinia), mentre l’imperatore attaccò Roma con l’esercito viterbese.

Il districtus del comune aumentò considerevolmente in quegli anni. Ulteriore elemento che accrebbe il prestigio e l’importanza politica di Viterbo, fu la sua elevazione a cattedra vescovile nel 1192 ai danni di Tuscania, la cui precedente predominanza nella Tuscia romana venne così meno.
All’inizio del XIII secolo la città fu finalmente inserita nell’orbita papale ed iniziò in tal modo un periodo di grande splendore, soprattutto con il disegno di papa Innocenzo III, che tentò di costituire uno stato territoriale: Viterbo nel 1207 ospitò il Parlamento degli stati della Chiesa. Tuttavia, per la presenza nella città di importanti famiglie insofferenti del predominio papale, venne invocata la protezione di Federico II: si aprì così, fino al 1250 circa, un periodo di lotte interne tra guelfi (la famiglia dei Gatti), e ghibellini (i Tignosi, poi Tignosini), con un’iniziale prevalenza di questi ultimi. Si inserì in questo contesto di aspre lotte civili e religiose la vita della più illustre figlia di Viterbo: Santa Rosa da Viterbo, che visse tra il 1233 e il 1251. Si ricordano non solo suoi miracoli in vita e post mortem, ma anche, benché fosse giovanissima morendo ad appena 18 anni, la sua coraggiosa predicazione contro gli eretici e i ghibellini, che animò i viterbesi a resistere contro l’assalto dell’esercito di Federico II. Negli stessi anni la città vide le iniziative politiche e militari del cardinale viterbese Raniero Capocci, storico ed acerrimo nemico dell’imperatore.
Il fallito assedio di Federico II nel 1243 con la grande vittoria dei viterbesi, guidati proprio da Raniero Capocci, sull’esercito imperiale e il conseguente successo dei guelfi, sancì, per la seconda metà del XIII secolo ed anche per i secoli futuri, la definitiva politica filo-papale: la ricca famiglia dei Gatti monopolizzò le cariche municipali e i pontefici scelsero Viterbo come sede papale. L’episodio discriminante, che attirò addirittura l’attenzione mondiale su Viterbo, fu l’elezione papale del 1268-1271, che portò Gregorio X al soglio pontificio: i cardinali che dovevano eleggere il successore di Clemente IV si riunivano inutilmente da quasi 20 mesi, quando il popolo viterbese sdegnato da tanto indugio, sotto la guida del Capitano del popolo Raniero Gatti, giunse alla drastica decisione di chiudere a chiave i cardinali nella sala dell’elezione (clausi cum clave), nutrirli a pane e acqua, e scoperchiare il tetto lasciandoli esposti alle intemperie, finché non avessero eletto il nuovo Papa; alla fine i cardinali – pressati anche dalle continue rampogne di Bonaventura da Bagnoregio – scelsero il piacentino Tedaldo Visconti, arcidiacono di Liegi, che aveva ricevuto solo gli ordini minori e in quei giorni si trovava in Terra santa per la nona crociata.

Il nuovo papa prese il nome di Gregorio X, (1272), e, vista la bontà della “clausura”, stabilì con la costituzione apostolica Ubi Periculum che anche le future elezioni papali avvenissero in una sede chiusa a chiave: era nato il Conclave. Dal 1261 al 1281 in Viterbo si tennero ben cinque conclavi. Nell’ultimo di questi il popolo, artatamente sobillato da Carlo I d’Angiò, irruppe nella sala del Conclave e mise al carcere duro il cardinale Matteo Rubeo Orsini, protodiacono. Il pontefice che uscì eletto da questo conclave, funestato dall’invasione del popolo viterbese, fu un francese, il cardinale Simon de Brion, proprio come voleva Carlo d’Angiò. Peraltro il nuovo papa, che scelse il nome pontificale di Martino IV, appena eletto, anziché ringraziare i viterbesi che, mettendo in difficoltà i cardinali della famiglia Orsini, avevano favorito la sua elezione, lanciò sulla città di Viterbo un pesante interdetto e l’abbandonò in fretta e furia con tutta la corte pontificia, senza tornare a Roma, come molti auspicavano, ma recandosi a Orvieto. Si chiuse con questo spiacevole episodio il periodo aureo di Viterbo.

I papi non verranno più a risiedere in città, anche se diversi pontefici vi soggiorneranno talora per periodi piuttosto lunghi; ne sono esempi papa Urbano V, che si fermò a Viterbo alcuni mesi tra il 1367 e il 1370[14] durante l’infruttuoso tentativo di riportare a Roma la sede papale, e papa Niccolò V, che nel 1454 fece addirittura costruire dal Rossellino in zona Bullicame un bel Palazzo termale (andato quasi completamente perduto) per venire in città a curare le sue gravi malattie, nonché Giulio II, che fu spesso ospite, nel primo decennio del Cinquecento, degli agostiniani viterbesi, vista l’amicizia che lo legava ad Egidio da Viterbo, e Leone X, che veniva a caccia nei dintorni[15]. Durante la stabile presenza della curia papale a Viterbo, la città aveva raggiunto il suo massimo splendore, sia economico, quale centro posto lungo vie di comunicazione importanti, come la Via Cassia e la Francigena, che architettonico, con l’edificazione di edifici pubblici municipali, torri, chiese, nel fiorire sia dello stile romanico che dello stile gotico, che i cistercensi avevano inaugurato nel luogo con l’abbazia di San Martino al Cimino.
L’esilio avignonese dei papi contribuì alla decadenza della città e al riaprirsi delle lotte interne. L’effimera ricostituzione del Patrimonio di San Pietro del cardinale Egidio Albornoz, non impedì ai nobili Gatti e ai prefetti di Vico di imporsi, con istituzioni ormai di tipo signorile, a Viterbo. Nei primi decenni del XVI secolo Viterbo ospitò nuovamente, e spesso, papi, da Giulio II a Leone X, grazie – come sopra accennato – all’opera straordinaria del cardinale agostiniano Egidio da Viterbo. A metà del Cinquecento la città conobbe un nuovo, ancorché breve, periodo di fervore culturale e spirituale per la presenza del cardinale Reginald Pole, che riuniva a Viterbo il suo celebre circolo, di cui faceva parte, tra gli altri, la marchesa Vittoria Colonna ed alle cui riunioni intervenne spesso Michelangelo. Dal XIII al XVI secolo, Viterbo è stata sede di una comunità ebraica, fino al decreto di espulsione del 1569[16].

L’età Moderna per Viterbo è un periodo di scarsa vitalità, economica e culturale: dalla fine del XVI secolo la città segue le sorti dello Stato della Chiesa e vede tramontare del tutto la vocazione internazionale che aveva assunto nei secoli del basso medioevo.
Occupata nel 1798 dalle truppe francesi del generale Championnet, intervenuto a difesa della Repubblica romana, si ribellò, imprigionando la guarnigione lasciatavi dai francesi, quando nel mese di novembre le truppe del generale austriaco Mack e del re di Napoli Ferdinando IV di Borbone entrarono in Roma. Cacciate tuttavia queste poco dopo dallo Championnet, Viterbo fu attaccata dalle truppe del generale francese François Étienne Kellermann, al quale dovette arrendersi dopo che il medesimo aveva sconfitto nelle vicinanze i 6 000 uomini dell’émigré francese, Roger de Damas.
Nel 1867, con la colonna garibaldina Acerbi, fu testimone della sfortunata campagna dell’Agro romano per la liberazione di Roma, conclusasi a Mentana il 3 novembre con la sconfitta di Garibaldi da parte delle truppe pontificie e francesi. La città dovette attendere il 12 settembre 1870 per essere di nuovo liberata dalle truppe italiane, questa volta quelle dell’esercito regolare in marcia verso Roma.
Con l’unità d’Italia, aggregato quasi tutto il Lazio nella provincia di Roma, Viterbo perse la qualifica di capoluogo, che le fu restituita solo nel 1927 con il riordino delle circoscrizioni provinciali, attuato da Benito Mussolini.

In questa occasione però, aspirava al rango di provincia anche Civitavecchia ma Viterbo riuscì ad avere la meglio, incrementando il proprio territorio e numero di abitanti, sopprimendo e inglobando come frazioni, con assenso governativo, i comuni di Bagnaia, San Martino al Cimino, Grotte Santo Stefano, ed altri piccoli centri limitrofi.
Durante la seconda guerra mondiale la città venne rapidamente occupata dopo l’8 settembre 1943 dalle truppe tedesche della 3. Panzergrenadier-Division che erano in movimento verso Roma. Durante l’occupazione fu sede di un comando tedesco e fu quindi sottoposta dall’aviazione alleata a ripetuti bombardamenti, di cui particolarmente pesante fu quello del 17 gennaio 1944, che portò alla morte di centinaia di civili ed alla distruzione di vaste zone del centro storico e di altri territori vicini.