pienoiskuva|Oulu 1840-luvulla, J. Boströmin piirros Oulun historia alkaa luonnollisesti jo kauan ennen kaupungin perustamista ja ulottuu kivikauden lopulle, jolloin kaupungin alue paljastui merestä. Pronssi- ja varhaisrautakaudella Oulujoen vesistön alueella oli vielä asutusta, mutta rautakaudella asutus hiipui. Myöhäisrautakaudella ja varhaisella keskiajalla seutu oli varsinaissuomalaisten, hämäläisten ja skandinaavien pyyntialueena. 1100-luvulta lähtien alueella kävi myös karjalaisia. Vuonna 1323 solmittu Pähkinäsaaren rauha jätti Oulujoen seudun Novgorodin vaikutuspiiriin, mutta jo vuonna 1345 Ruotsi liitti alueet Kemijokeen saakka Turun hiippakuntaan. Seuraavina vuosisatoina novgorodilaiset ja myöhemmin venäläiset tekivät hävitysretkiä Pohjanmaalle ja Ouluun saakka.
Ruotsin kuningas Kustaa Vaasa myönsi Oululle ja muutamalle muulle Pohjanmaan asutuskeskukselle luvan toimia kauppapaikkoina vuonna 1531. Nykyisen Oulun kaupungin perusti Ruotsin kuningas Kaarle IX 8. huhtikuuta 1605, joten se on Pohjois-Suomen vanhin kaupunki. Todellinen nousukausi alkoi vuonna 1765, kun kaupunki sai ulkomaankaupan mahdollistavat tapulikaupunkioikeudet. Vuonna 1822 tulipalo tuhosi koko keskustan, ja arkkitehti Carl Ludvig Engel laati kaupungille uuden ruutukaavan.
Kivikausi Kivikautisia löytöjä ei ole juuri Oulusta tehty, koska vesi peitti kokonaan aluetta. Kivikauden päättyessä n. vuoden 1800 eaa. rannikko oli edennyt nyky-Oulun rajojen sisälle, mutta se oli vielä n. 15 km:n päässä nykyiseltä jokisuulta. Tältä ajalta on löydetty Oulun kaupungin ja Muhoksen kunnan rajalta tunnetulta Hangaskankaalta, Peurasuolta ja Halosentörmästä kivi- ja pronssikauden taitteen tienoilta hauta- ja asunpaikkoja, joista on löydetty sekä itäistä että skandinaavista ja jopa Keski-Euroopasta peräisin olevaa pronssiesineistöä. Kivikaudella ja pronssikaudella oli Oulujoen alueella vahva asutus, jolla oli kauppayhteyksiä länteen, etelään ja itään.
Pronssi- ja rautakausi Pronssi- ja varhaisrautakaudella Oulujoen vesistön alueella oli vielä asutusta. Rautakaudella asutus Oulujoen varressa ja rannikolla heikkeni löytöjen lukumäärän vähenemisestä päätellen. Toisaalta rautakautinen löytököyhyys voi olla osittain näennäistäkin, ja ainakin saamelaista asutusta lienee Oulujoen vesistössä ollut koko rautakauden ajan. Oulun kaupungin alueellakin Kaakkurissa on tutkittu noin vuosiin 150-500 ajoittuva kalmisto, 12 hautaa, joista löytyi runsaasti aseita ja koruja. Esineet kytkevät haudat ja niiden taustalla olleen asutuksen läntisiin, skandinaavis-eurooppalaisiin kulttuuriyhteyksiin. Kalmisto liittynee Etelä-Pohjanmaan vahvaan rautakautiseen asutukseen.
Myöhäisrautakaudella ja varhaisella keskiajalla varsinaissuomalaiset ja hämäläiset tekivät pyynti-, kauppa- ja verotusretkiä pohjoiseen. Myös norjalaisia erämiehiä liikuskeli Oulunjoen alueella 800-luvulta, mutta vilkkaampaa lienee ollut hälsinglandlaisten kalastusretkeily Perämeren piirissä. Viikingeistä (varjageista) ovat erään tulkinnan mukaan muistoina Oulun seudun vanhat Varjakka-alkuiset paikannimet.
Oulun seutu tuli 1100-luvulta lähtien Laatokan rantojen kukoistavista asutuskeskuksista pohjoiseen suuntautuneiden karjalaisten pyynti- ja kauppamatkojen piiriin. Oulujoesta tuli karjalaisten kulkureitti Pohjanlahdelle. Tästä ovat todisteena monet karjalaisperäiset asutusnimet, kuten Oulun Iinatti, joka tulee ortodoksisesta henkilönnimestä Ignatij, Ignatius. Karjalaisesta asutuksesta Oulun seudulla kertoo myös asiakirjatieto vuodelta 1345. Sen mukaan Uppsalan arkkipiispa Hemming kastoi Tornion kirkossa myös Oulussa asuneita karjalaisia roomalaiskatoliseen uskoon.
Keskiajalta 1500-luvulle Ruotsin ja Novgorodin välillä 1323 solmitussa Pähkinäsaaren rauhassa Oulun seutu jäi perinteisen tulkinnan mukaan Novgorodin alueeksi. Nykyisin kannatusta on saanut myös käsitys, jonka mukaan Pohjois-Pohjanmaa jäi rauhansopimuksessa valtakuntien yhteisnautinta-alueeksi. Kuitenkin jo 1345 Ruotsi liitti alueet Kemijokeen saakka Turun hiippakuntaan. Alueen omistus muuttui kiistanalaiseksi, ja seuraavina vuosisatoina novgorodilaiset ja myöhemmin venäläiset tekivät hävitysretkiä Pohjanmaalle ja Ouluun saakka. Noin vuonna 1375 Oulujoen suistoon rakennettiin Oulun linnan ensimmäiset varustukset.
1400-lukua luonnehtivat venäläisten toistuvat hyökkäykset seudulle. Viimeisin ja tuhoisin tehtiin 1496, jolloin Pohjois-Pohjanmaa hävitettiin Torniosta Siikajoelle asti. Talot poltettiin, väestöä surmattiin ja vietiin vangeiksi Venäjälle. Vuosisadan vaihteen jälkeen kahakoita oli vähemmän.Virkkunen 1953, ss. 15–23, 128–130, 152
Ruotsin kuningas Kustaa Vaasa myönsi Oululle, Kemille, Torniolle ja Iille luvan toimia kauppapaikkoina vuonna 1531.Vahtola 1987, s. 70 1500-luvulla Oulu oli Pohjanmaan tärkein markkinapaikka. Pitkänvihan aikana Pohjanmaan puolustusta määrättiin järjestämään Pohjanmaan käskynhaltija amiraali Pietari Bagge, jonka tehtävänä oli linnan rakentaminen Oulujoen Merikosken saareen. Linna jäi kuitenkin pahaiseksi hirsivarustukseksi. Vuonna 1595 solmitussa Täyssinän rauhassa Venäjä tunnusti Ruotsin omistusoikeuden Oulun seudun alueisiin.
Kaupungin perustaminen ja 1600-luku pienoiskuva|Claes Claessonin vuonna 1651 piirtämä kartta Oulusta. Ruutukaavaa on jo hahmoteltu punaisella. Ruotsin kuningas Kaarle IX määräsi 8. huhtikuuta 1605 Isak Behmin rakentamaan varustuksen uudelleen ja perustamaan paikalle kaupungin. Seuraavana vuonna kaupungin porvareille myönnettiin kymmenen vuoden verovapaus ja 1610 Oulu sai kaupunginoikeudet. Kaupungista tuli terva- ja lohikaupan keskus. Kaupungissa oli alkuvaiheessa noin 400 asukasta.
Oulun porvareilla ei kuitenkaan ollut lupa harjoittaa ulkomaankauppaa, vaan heidän oli myytävä kauppatavaransa Tukholmaan sekä Ruotsin Itämeren satamiin ja viedä niihin puutavaraa ja tuoda sieltä Ouluun viljaa ja suolaa. Tervan, tärkeimmän vientitavaran kauppa annettiin 1648 yksityiselle tervakomppanialle ja kaupungin tervakiintiö määrättiin hyvin pieneksi. Teollisuuttakin alkoi jo syntyä 1600-luvulla, sillä vuosina 1617–1638 Plaatansaaressa toimi Suomen ainoa kiväärejä valmistanut kaira- eli poramylly. Oulun kasvu ja kehitys oli 1600-luvulla hyvin hidasta.
Keskiaikana Limingan kappelina ollut Oulu erotettiin omaksi seurakunnaksi 1606. Seurakunta kattoi Oulun kaupungin lisäksi Oulujokilaakson alueet eli myöhemmät Oulun maalaiskunnan, Muhoksen, Utajärven ja nykyisen Vaalan kirkonkylän seudun alueet, sekä Oulunsalon. Venäläisten poltettua ensimmäisen kirkon 1590 rakennettiin 1613 uusi puukirkko. Ensimmäinen pedagogio perustettiin Ouluun 1611 ja 1682 se muutettiin triviaalikouluksi.
Vuosisadan puolessavälissä kaupungissa riehui tulipalo kahteen otteeseen: vuonna 1652 suurin osa kaupungin rakennuksista paloi, linnaan johtanutta siltaa myöten. Vuoden 1655 pormestarin panimohuoneesta alkunsa saanut palo aiheutti pienemmät vahingot.
1700-luku Seuraava suuri tuho kaupunkia kohtasi vuonna 1705, jolloin tuli pääsi irti kahteen otteeseen, kesäkuussa ja elokuussa, tuhoten yhteensä 144 taloa. Halila 1984, ss. 62–66 Isovihan aikana 1714–1721 Oulu muun Pohjois-Pohjanmaan tavoin kärsi pahoin toistuvista venäläisjoukkojen ryöstöistä ja terrorista. Oulua puolustamaan oli määrätty porvarikaarti. Maaliskuussa 1715 venäläiset polttivat jo pahoin rappeutuneen Oulun linnan. Koko Pohjois-Pohjanmaa köyhtyi ja pakolaisia vaelteli Oulun alueella runsaasti.Aikamatka Oulu/1700-luku: 1600–1700-luvun vaihde Oululaiset porvarit ja säätyläiset pakenivat Ruotsin Länsipohjaan ja Tukholmaan. Sotavuosina viisi prosenttia kaupungin väestöstä vietiin orjiksi Venäjälle, heistä suurin osa lapsia. Yksi heistä oli Kristoffer Mikkelinpoika Toppelius, joka vuosien kuluttua pääsi palaamaan kotiseudulleen. Kristofer oli Zacharias Topeliuksen isän isoisä, ja aiheena Koivu ja tähti -satuun. Suvun kotitalo, Toppeliuksen talo on yhä jäljellä Torikadulla.
Vuoden 1705 tulipalojen ja sodan myötä kaupungin väkiluku romahti vuosisadan alun tuhannesta asukkaasta 350 henkeen. Rauhan tultua 1721 kaupunki pääsi vähitellen jaloilleen. Oulun nousukausi alkoi vuonna 1765, jolloin kaupunki sai ulkomaankaupan mahdollistavat tapulikaupunkioikeudet. Maailmalla riehuneet sodat nostivat tervanpolton uuteen kukoistukseen 1770- ja 1780-luvulla. Tervan kuljettaminen edellytti hyvää vesireittiä tervamailta tapulikaupunkiin. Sellaisen muodosti Oulujoki ja niinpä Oulussa erikoistuttiin tervakauppaan. Oulun huomattavimmat kauppiaat muodostivat 1770-luvulla kauppaseuran, joka perusti Toppilansalmen rannalle tervahovin 1777. Laivanrakennus alkoi vilkastua ja Oulun porvarit harjoittivat rahtiliikennettä Välimerelle ja Amerikkaan asti. Ruotsin vallan lopulla Oulu oli Pohjanlahden toiseksi huomattavin kauppakaupunki.
Maaherranistuin sijoitettiin Ouluun vuonna 1775, kun Oulun lääni perustettiin. Ouluun perustettiin apteekki 1762, piirilääkäri aloitti toimintansa 1773, kaupunginlääkäri 1784 ja sairaala 1792. Komea raatihuone rakennettiin 1771 ja kivikirkko 1776. 1700-luvun lopulla 3 000 asukkaan Oulu oli asukasluvultaan Turun jälkeen toiseksi suurin kaupunki, joka sijaitsi Suomeen nykyisin kuuluvalla alueella. Oulun linnan jäännökset tuhoutuivat lopullisesti 1793 salaman sytyttäessä linnoituksen ruutikellarin. Nykyisin linnasta ovat muistoina vain rauniot.
1800-luku pienoiskuva|Rantakadun vanhoja rakennuksia Suuri muutos kaupungin kehityksessä tapahtui vuonna 1822, kun tulipalo tuhosi koko keskustan. Johan Albrecht Ehrenströmin luonnoksen perusteella Carl Ludvig Engel laati 1825 sakkilautamaisen ruutukaavan, jonka ruudutuksen rikkoivat vain Kaupunginoja ja sitä ympäröivät puistot, ja jonka mukaisesti keskustan talot edelleenkin rakentuvat. Koko 1800-luvun Oulu oli ylivoimaisesti Suomen suurin tervanviejä. Krimin sodan aikana 1854 Britannian kuninkaallisen laivaston osasto poltti Oulun satamassa olleet laivat ja Toppilan sataman varaston – tervahovin, jolloin tervaa paloi tuhansia tynnyreitä. Hyökkääjät polttivat myös kolmisenkymmentä laivaa Oulun kauppalaivastosta, joka oli Turun jälkeen maan toiseksi suurin. Laivaveistämöitä – varveja – Oulussa oli lukuisia, laivoja tehtiin myös muualle vietäväksi. Laivaliikenne oli muutenkin runsasta, vuoden aikana satamassa saattoi vierailla yli 300 alusta.
Vuonna 1882 kaupungissa riehui jälleen laaja tulipalo. Vuonna 1886 rakennettiin Pohjanmaan rata, joka yhdisti Oulun Etelä-Suomeen. Tervasta siirryttiin saha-, nahka- ja elintarviketeollisuuteen, ja kaupankäynnissä nykyaikaiseen tukku- ja yksittäiskauppaan. Oulun kauppiaat perustivat vuonna 1860 Iin Kestilään höyrysahan ja Korkeasaareen perustettiin saha 1874, Toppilaan 1878 ja Varjakkaan 1900. Vuonna 1863 perustettiin Weljekset Åström Oy nahkatehdas Myllytulliin. Metalliteollisuuden ensimmäisiä yrityksiä olivat 1874 perustettu Oulun Konepaja, 1886 perustettu rautateiden konepaja ja 1903 perustettu Oulun rautateollisuus. Oulun villatehdas aloitti toimintansa 1896.
Katuvaloja varten saatiin sähköä vuodesta 1889 alkaen kaupungin omistamalla höyrykoneella, joka sijaitsi Kiikelinsaarella. Jo tätä ennen oli Åströmin tehtaita ja Seurahuonetta valaistu niiden omilla sähkölaitoksilla. Oulun kaupungin sähkölaitos oli valmistuttuaan neljänneksi vanhin alan yritys Euroopassa.Aikamatka Oulu/1900-luku: 1900-luvulta 2000-luvulle Puuteollisuusyhtiö Ab Uleå Oy aloitti toimintansa vuonna 1912.
Ouluun perustettiin 1864 merikoulu. Samana vuonna aloitti toimintansa myös kauppakoulu. Triviaalikoulu muuttui 1800-luvulla yläalkeiskouluksi ja siihen liitettiin lukio. Tunnettu Oulu suomalainen yksityislyseo aloitti toimintansa 1872 ja se muuttui Oulun lyseoksi 1883. Suomen kolmas suomenkielinen sanomalehti Oulun Wiikko-Sanomia ilmestyi Oulussa 1829–1869 ja sen jälkeen merkittävimmäksi lehdeksi tuli 1877–1949 ilmestynyt Kaiku. Elias Lönnrotin Mehiläinen alkoi ilmestyä 1836.
1900-luvun alkupuoli pienoiskuva|Kirkkokatua 1900–luvun alussa.