Os primeiros vestígios de povoamento em Barcelona remontam ao final do período Neolítico (2000 a 1500 a.C.). Do século VII ao VI a.C. não está documentada a existência de povoamento de nenhuma tribo ibérica. Aparentemente, por essa mesma época teria existido uma colônia grega (Kallipolis) na região, apesar de os historiadores discordarem sobre a sua localização exata. Os cartagineses teriam ocupado a região durante a Segunda Guerra Púnica e depois os romanos se instalariam no local.

Em sentido estrito, Barcelona teria sido fundada pelos romanos no final do século I a.C., sobre o mesmo assentamento ibérico anterior onde já se haviam instalado anteriormente desde o ano 218 a.C., e teria sido convertida numa fortificação militar, chamada de Iulia Augusta Paterna Faventia Barcino, que estava situada sobre o então chamado Mons Taber, uma pequena elevação onde hoje está situada a catedral da cidade e a praça de Sant Jaume. No século II as suas muralhas foram construídas por ordem do Imperador Cláudio e já no início do século III a população de Barcino estava estimada entre 4.000 e 8.000 habitantes. Barcino foi a cidade dos laietanos (ibéricos), que deu origem a cidade de Barcelona. Estava situada perto do rio Rubricatus (Llobregat). A cidade já existia com um outro nome (a lenda atribui sua fundação à Hércules, 400 anos antes da fundação de Roma) quando foi supostamente refundadada por Amílcar Barca, que lhe dá o nome. Depois os romanos se estabelecem na cidade.

No século V, Barcelona foi ocupada pelos visigodos de Ataulfo (ano 415) provenientes do norte da Europa. Em 531, Amalarico foi assassinado. No século VIII a cidade foi conquistada pelo vizir árabe Al-Hurr e iniciou-se um período de quase um século de domínio muçulmano que terminou em 801 quando foi ocupada pelos carolíngios, que a converteu em capital do Condado de Barcelona. A potência econômica da cidade e a sua localização estratégica fizeram com que os muçulmanos voltassem em 985, comandados por Almansor, ocupando-a durante alguns meses.

A partir do século XIV a cidade iniciou uma era de decadência que se estendeu durante os séculos seguintes. A união dos reinos de Aragão e Castela, oficializada com o casamento entre os reis Fernando de Aragão e Isabel de Castela, gerou um ambiente tenso entre catalães e castelhanos que chegou ao momento mais crítico com a Guerra dels Segadors (de 1640 a 1651) e posteriormente com a Guerra da Sucessão Espanhola (de 1702 a 1714), que terminou com a abolição das leis institucionais próprias da Catalunha e com a destruição de boa parte do Bairro da Ribera e da construção da Ciutadella.

Até o fim do século XVIII, Barcelona iniciou uma recuperação econômica que lhe favoreceu a industrialização progressiva do século seguinte. A segunda metade do século XIX coincidiu com o projeto de derrube das muralhas antigas que envolviam a cidade e outras cidades próximas são incorporadas à Barcelona. Dessa forma, são incorporadas à Grande Barcelona as cidades de Gràcia, Sarrià, Horta, Sant Gervasi de Cassoles, Les Corts, Sants, Sant Andreu de Palomar e Sant Marti de Provençals. Isso permitiu que a cidade executasse o projeto de Eixample e de desenvolvimento da indústria, feito que lhe permitiu entrar no século XX como um dos centros urbanos mais avançados de Espanha. Foi sede de duas Exposições Universais nos anos de 1888 e de 1929.

A escalada da Guerra Civil Espanhola e a derrota das forças republicanas tornaram o panorama desfavorável novamente, uma vez que Barcelona se havia posto ao lado da República, e no final de 1939, as tropas franquistas ocuparam a cidade na última fase da guerra.

Depois de um pós-guerra duro para Barcelona, teve início uma fase de desenvolvimento baixo o mandato do prefeito Josep María de Porcioles i Colomer, e assim é com toda a região próxima à cidade que ainda mantinha alguma tradição agrícola e rural e que aos poucos se vai urbanizando com grandes bairros cheios de imigrantes procedentes de outras partes da Península Ibérica. Restaurada a democracia após a morte do ditador Franco, um novo desenvolvimento cultural e urbanístico acontece, com uma crescente participação da população civil, dotando a cidade de grandes infra-estruturas dignas de uma metrópole moderna e cosmopolita atrativa para o turismo. Nesta última etapa celebraram-se os Jogos Olímpicos de Verão de 1992 e o Fórum Universal das Culturas em 2004.
 

Situada na província homônima, ao longo da costa do Mediterrâneo (41°23′N 2°11′E), entre o desaguar dos rios Llobregat e Besòs, o território de Barcelona está dividido em três áreas bem delimitadas: a serra da Collserola (com 512 metros de altura é o ponto mais alto da cidade, em seu topo está localizado o Tibidabo), o plano e os deltas dos rios Besòs e Lobregat, que juntamente com o litoral delimitam seu território. Cerca de 160km a sul das montanhas dos Pirenéus.

A população da cidade de 1595110 habitantes (estimativa em 2006), sendo que a população da área metropolitana é de 3.161.081 (estimativa em 2006). A população da província é de 5.226.354 (estimativa em 2005), mas cobre apenas 7,773 km² da cidade