Città d'arte tra le più importanti non solo del Veneto ma d'Italia, Vicetia ha origini romane ed è nominata per la prima volta nel 135 AC. È possibile tracciare la sua fondazione da parte degli Euganei attorno al II-III secolo AC: i Galli certamente la occuparono in epoca successiva, dominandola fino al 157 AC, anno in cui fu annessa a Roma. Fu chiamata Vicetia o Vincentia e ottenne la cittadinanza nel 49 AC. Sotto la dominazione romana, Vicenza si trasforma da insediamento a città, crocevia importante nella via tra Mediolanum e Aquileia. Durante l'impero, prosperò sotto Adriano. Fu devastata successivamente dai Barbari (in particolare Eruli), ma risorse coi Goti nel 489 e fiorì sotto i Longobardi prima, e i Franchi poi. Vi trovarono sede molti benedettini che si occuparono, tra l'altro, della bonifica del territorio.

In epoca medievale, nel 899, subì la devastazione da parte degli Ungari. Nel 1001 divenne principato vescovile; si istituì comune libero e mosse varie guerre alle città vicine (particolarmente accesa la rivalità con la vicina Padova) e partecipò attivamente alla fondazione della Lega veronese del 1164 nonché della Lega lombarda (tra 1164 e 1167). Dal XII al XIV secolo cadde di signoria in signoria: dopo una travagliato lotta contro la signoria di Ezzellino III da Romano, capitolò contro i padovano, infine passò dal dominio degli Scaligera di Verona a quello dei Visconti di Milano, finchè nel 1404 si consegnò a Venezia.

In età moderna, fino al 1797, il lungo dominio della Repubblica di Venezia garantì quattro secoli di pace e benessere, le arti raggiunsero livelli eccelsi e l'economia prosperò. Vicenza fu candidata ad ospitare il Concilio di Trento (correva il 1545), ma fu scartata (come Mantova) per l'eccessivo attaccamento all'Impero. Il Cinquecento fu il secolo del grande architetto tardo-rinascimentale Andrea Palladio, che lasciò in eredità a Vicenza e al mondo intero un insostituibile patrimonio di architetture. Tra le opere principali la Basilica Palladiana nella centrale Piazza dei Signori, il Teatro Olimpico, Villa Capra detta la Rotonda posta appena fuori dall'abitato. La tradizione palladiana venne continuata da Vincenzo Scamozzi e da altri architetti fino al XVIII secolo.

Nell'Ottocento, dopo la caduta di Napoleone, la città passò all'Impero Austro-Ungarico. Nel 1848 i vicentini insorsero presso Monte Berico, esprimendo con la forza il dissenso nei confronti del dominio asburgico. Successivamente prese parte al Regno Lombardo-Veneto, per unirsi nel 1866 al Regno d'Italia, in seguito alla terza guerra d'indipendenza.

Se durante la Prima guerra mondiale si combatté in gran parte nella provincia, la Seconda guerra mondiale colpì anche la città, che fu gravemente danneggiata dai bombardamenti alleati. A partire dagli anni 1950 un forte sviluppo economico ed industriale ne ha fatto una delle città più ricche d'Italia.

Per i suoi tesori artistici, Vicenza Città del Palladio è stata nominata dall'UNESCO patrimonio dell'umanità.