Археологические раскопки показывают, что поселения на территории Киевской области существовали уже 15 000—20 000 лет назад.

Для периода бронзового века территориям юго-западной части характерна белогрудовская культура. Период энеолита (медный век) и неолита представлен трипольской культурой, памятники и периоды которой исследователи разделяют на три этапа: ранний (4 500 — 3 500), средний (3 500—2750) и поздний (2 750 — 2 000 гг. до н. э.).

Зарубинецкая культура характерна для северо-запада Киевщины второй половины I тыс. до н. э. — первой половины I тыс. н. э.

Железный век на территории современного Киева и Киевской области представлен черняховской археологической культурой, которую также называют «киевской культурой» и которая существовала на рубеже II—III вв. — рубеже IV—V вв. в лесостепи и степи от Нижнего Подунавья на западе до левобережья Днепра и Черниговщины на востоке.

Существует легенда, что Киев основан тремя братьями Кием, Щеком и Хоривом и сестрой Лыбедью как центр племени полян. Назван в честь старшего брата.

По археологическим исследованиям, первое городское поселение на территории Подола появилось не ранее 880-х гг. Согласно традиционной точке зрения, с 882 г. Киев являлся столицей Киевской Руси. Византийский император Константин Багрянородный, писавший в сер. X века, отмечал, что у Киева существовало второе название — Самватас. Вероятно, оно было или древним названием города, или его обозначением в неславянской среде. Слово, возможно, происходит из хазарского языка и в этом случае может означать «верхние укрепления». Результаты некоторых археологических раскопок дают основание считать, что уже в VI—VII вв. поселения на правом берегу Днепра можно считать городскими. Эта концепция, подкреплённая празднованием в 1982 г. 1500-летия Киева, рассматривалась как общепринятая. Однако в противоположность «юбилейной концепции» часть историков и археологов считает, как и прежде, что образование Киева как города проходило в VIII—Х веках. Только в конце этого периода отдельные поселения слились в единое поселение городского характера.

В Киевской Руси и первое время после её распада на отдельные княжества владение Киевским великокняжеским столом обеспечивало князю старейшинство в роде. В 1240 г. разрушен монголо-татарами. С 1362 находится в составе Великого Княжества Литовского и Речи Посполитой; после Люблинской унии 1569 Киевщина входила в состав не ВКЛ, а польских коронных земель.

С 1654 года (Переяславская рада) Киев в составе Российского государства; в отличие от остальной Левобережной Украины, Киев был уступлен Польшей первоначально временно, затем, по «Вечному миру» 1686 года с Речью Посполитой — постоянно; с 1721 в составе Российской империи, центр Киевской губернии.

C ноября 1917 до лета 1920 Киев переходил из рук в руки, власть постоянно менялась:

• до ноября 1917 — Российская Империя
• с ноября 1917 — Украинская народная республика (УНР)
• февраля 1918 — РСФСР
• марта 1918 — УНР, восстановлена с помощью германских интервентов
• с апреля 1918 — Украинская Держава, провозглашена гетманом Скоропадским
• с декабря 1918 — УНР, восстановлена войсками Петлюры
• с февраля 1919 — РСФСР
• c марта 1919 — УССР
• с августа 1919 — Российское Государство под руководством Колчака, взят войсками Деникина
• c зимы 1919—1920 — УССР
• c апреля 1920 — Междуморье, захвачен польскими войсками
• c мая-июня 1920 — УССР

С января 1918 до апреля 1919 г. — столица независимой Украины (Центральная Рада, Гетманщина Скоропадского, Директория Петлюры). В то же самое время, с 1918 г., столицей советской Украинской ССР являлся Харьков. В 1934 г. в Киев из Харькова по решению Совнаркома Украины перенесена столица Украинской ССР.

Нацистская демонстрация в центре Киева в период немецкой оккупации

Во время Великой Отечественной войны Киев был оккупирован немцами с 19 сентября 1941 по 6 ноября 1943. В августе — сентябре 1941 г. в районе Киева произошло одно из крупнейших сражений начального периода Великой Отечественной Войны, известное в мировой историографии как битва за Киев 1941.

За героизм, проявленый во время обороны, Киеву было присвоено звание города-героя (Указ Верховного Совета СССР от 21 июня 1961; утверждено Президиумом Верховного Совета СССР, 8 мая 1965). С декабря 1991 Киев — столица независимого государства Украина.