À la fin du Ier siècle av. J.-C., une colonie romaine fut même fondée sur ce territoire sous le nom de Barcino. Elle était peuplée d'un millier d'habitants et une muraille de protection l'entourait dont on peut encore voir de nos jours des vestiges dans la vieille ville. Pendant plus de 200 ans, Barcelone fut sous la domination musulmane et, avec la Reconquista, elle devint un comté de l'empire carolingien ainsi que la résidence habituelle de la couronne d'Aragon. La fructueuse époque médiévale fit de Barcelone un centre économique et politique de la Méditerranée occidentale. Le Quartier Gothique de la ville est d'ailleurs le précieux témoignage de la splendeur que vécut Barcelone du XIIIe au XVe siècle.
À partir de cette époque et jusqu'au XVIIIe, Barcelone vécut une certaine décadence qui coïncida avec sa lutte pour conserver son indépendance économique et politique.
Au milieu du XIXe siècle, avec l'arrivée de la révolution industrielle et le développement, pour l'essentiel, du secteur textile, commença une étape de récupération culturelle. Cette période, que l'on a appelée Renaixença, vit le renouveau du catalan comme langue littéraire.
Le XXe siècle inaugura aussi une importante transformation urbanistique dans la ville de Barcelone qui culmina avec son caractéristique quartier de l'Eixample, dans lequel sont situés quelques-uns des immeubles du modernisme catalan les plus remarquables de Barcelone. L'un des architectes les plus renommés de cette période fut le catalan Antoni Gaudí, qui est l'auteur d'œuvres aussi internationalement connues que la Casa Milà (aussi appelée Pedrera), la Casa Batlló ou le temple de la Sagrada Familia.
Les libertés acquises pendant cette étape furent substantiellement limitées pendant la Guerre civile de 1936 et la dictature qui s'en est suivie. Toutefois, avec le rétablissement de la démocratie en 1978, Barcelone va récupérer sa force culturelle et économique. La célébration des Jeux olympiques en 1992 a permis la dynamisation de tout le potentiel de Barcelone ainsi que la réaffirmation de sa capacité.
En 2004, l'organisation du Forum des Cultures a été l'occasion de récupérer certaines zones industrielles, qui sont devenues depuis des quartiers résidentiels.