Początki Bytomia sięgają XI w., kiedy to był osadą na pograniczu między Małopolską a Śląskiem, przy drodze handlowej Kraków-Wrocław. W zakolu rzeczki Bytomki, na naturalnym wzniesieniu „Małgorzata”, istniał wczesnośredniowieczny gród, w którym w 1163 Bolesław Kędzierzawy pozostawił swą załogę, a w 15 lat później Kazimierz Sprawiedliwy odstąpił gród bytomski i oświęcimski Mieszkowi Plątonogiemu. Jedna z pierwszych wzmianek o Bytomiu zawarta w bulli protekcyjnej dla arcybiskupstwa gnieźnieńskiego z 1136 wymienia wieś Zwierszów pod Bytomiem, w której chłopi kopacze srebra i dwie karczmy są własnością metropolii gnieźnieńskiej.

W innym, wcześniejszym dokumencie, wystawionym przez kardynała Idziego w 1. 1123-25, wspomniana wieś występuje jako Bytom, z czego może wynikać, że wieś Zwierszów istniała w XI w., a później zanikła. Cytowany dokument zatwierdza stan posiadania, przywileje i dziesięciny opactwa benedyktynów w Tyńcu, m.in. dochody z targu i dwóch karczem w Bytomiu. Wspomniane karczmy mieściły się przy placu targowym (dzisiejszy Rynek). Pierwszym kościołem parafialnym był zbudowany w XII w. kościół grodowy św. Małgorzaty, podporządkowany zakonowi bernardynów polskich we Wrocławiu, a następnie norbertanom. Fundatorem romańskiej rotundy był prawdopodobnie książę Bolesław Kędzierzawy (1146-73).

Osada miejska Bytom otrzymała akt lokacyjny w 1254 od Władysława Opolskiego. Przeniesienie na prawo zachodnie przyczyniło się do rozwoju gospodarczego Bytomia. Duży wpływ na to miało także górnictwo kruszcowe oraz przywilej wagi miejskiej, na której ważono cały urobek rud srebra i ołowiu wydobytych w rejonie miasta. O dalszym rozwoju Bytomia zadecydował podział księstwa opolskiego między synów Władysława (1281). Kazimierz II, pan Bytomia, Koźla i Siewierza (1281-1312), wybudował w Bytomiu zamek, a miasto uczynił stolicą księstwa. Po jego śmierci panowali synowie Ziemowit i Władysław oraz wnuk Bolko (ostatni w l. 1351-55). Za panowania Kazimierza zbudowano wspomniany zamek, mury miejskie z basztami półcylindrycznymi i 3 bramami: Sławkowską lub Krakowską, Pyskowicką lub Wrocławską i Gliwicką oraz kościoły wczesnogotyckie: Marii Panny i minorycki św. Mikołaja. Przeniesiono tu wówczas z Chorzowa szpital bożogrobców, przy którym zbudowano klasztor i kościół pod wezwaniem Świętego Ducha. Po wygaśnięciu w 1355 bytomskiej dynastii Piastów miasto i księstwo podzielone zostały między księcia oleśnickiego i cieszyńskiego. Rozdarcie Bytomia na dwa organizmy miejskie spowodowało ostre walki i osłabienie gospodarcze miasta. Dopiero po 120 latach nastąpiła integracja miasta (książę Ziębic-ki, a od 1498 książę Jan II Opolski).

Na pocz. XV w., wraz z dotarciem do żył wodnych, skończył się świetny okres górnictwa kruszcowego. Nadeszła stagnacja miasta. W 1534 panem księstwa bytomskiego został Jerzy Hohenzollern z linii frankońskiej i następnie jego potomkowie (do 1603). Do 1621 księstwo znajdowało się w posiadaniu elektora brandenburskiego Joachima Fryderyka Hohenzollerna. 100 lat później powiat bytomski wyodrębniony został z księstwa opolskiego i uzyskał pozycję tzw. państwa stanowego, w którym większość ziemi należała wtedy do rodziny Henckel Donnersmarck, a Bytom od 1607 stał się miastem prywatnym. W 1697 Hencklowie otrzymali pełne prawa wolnego państwa stanowego – łącznie z zasiadaniem w Sejmie Śląskim. Uzyskane prawa decydowały o losach miasta i ziemi bytomskiej, a zwłaszcza jej polskich mieszkańców.

Okres ponownej krótkiej świetności, związany z kruszcem, rozpoczął się w XVI w. Miasto nadal posiadało drewnianą zabudowę krytą strzechą (łącznie z drewnianą wykładziną ulic pochodzącą z XIV w.), która przetrwała do XIX w. Drewniane były też rury wodociągu miejskiego istniejącego już w pocz. XVI w. Jednym z nielicznych budynków murowanych był nowy ratusz wzniesiony po pożarze w 1515. Na przedmieściach Bytomia rozwinęły się osiedla: Rozbark, Błotnica, Klukowice. W 1740 Prusy zagarnęły Śląsk. Od 1741 ziemia bytomska na 200 lat przeszła pod władanie pruskie.

W latach dwudziestych XIX w. nastąpił kolejny, bardzo już krótki, okres rozkwitu górnictwa i hutnictwa kruszcowego, a zwłaszcza przemysłu cynkowego. Władze miejskie Bytomia uruchomiły kopalnię rudy w Świętochłowicach i hutę w Czarnym Lesie. W następnym 10-leciu zaczął się rozwijać przemysł żelazny. W Dąbrowie Szymon Friedlander założył kopalnię „Magdalena”, a wspólnie z Szymonem Lowim i Dawidem Lowenfeldem hutę „Pokój” (czynną do dziś). W 1838 przemysłowiec berliński F.A. Eggells założył w Czarnym Lesie drugą hutę żelaza – „Zgoda”, a kupiec wrocławski – hutę cynku „Rosamunda”. W latach pięćdziesiątych i siedemdziesiątych powstały liczne kopalnie węgla m.in.: „Centrum”, „Bytom”, „Karsten”, „Kaiser Wilhelm” (dziś połączone wchodzą w skład kopalni „Centrum”), „Hohenzollern” (dziś „Szombierki”), „Heintz” („Rozbark”). W 1993 połączono KWK „Centrum” z KWK „Szombierki” w jedną zintegrowaną kopalnię „Centrum-Szombierki”.

Rozwój przemysłu decydował o zamożności mieszkańców Bytomia. W latach dwudziestych, a zwłaszcza czterdziestych XIX w., w centrum miasta trwał ruch budowlany. Wokół rynku powstawały nowe domy z cegły i tzw. muru pruskiego, kryte gontem, natomiast poza centrum przeważały budynki drewniane.

W 1800 zburzono mury miejskie, a w 1827 resztki murów i fortyfikacji. W 1860 większość zabudowy Bytomia stanowiły wielopiętrowe budynki, a dachy pokryte były dachówką i zaopatrzone w rynny ściekowe. Na ulicach (w centrum utwardzonych) zakładano oświetlenie gazowe. Pierwsze połączenie kolejowe z Wrocławiem Bytom uzyskał dopiero w 1869, mimo sprzeciwów rady miejskiej i miejscowych wozaków.