Der von den Lusici im 9. Jahrhundert errichtete Burgwall, auf dem heutigen Cottbuser Schloßberg, hat so ähnlich ausgesehen wie Slawenburg Raddusch, die nahe der Stadt Vetschau erkundet werden kann. In der Niederlausitz muss es um diese Zeit rund 40 solcher ringförmigen Burganlagen gegeben haben, sie dienten als Zufluchtsort und zum Schutz vor Angriffen. Dass sich diese Wälle besonders im Gebiet der Niederlausitz finden, wird auf den starken germanischen Eroberungsdruck zurückgeführt.

In der spät-slawischen Zeit, im 11. und 12. Jahrhundert, wuchs die Siedlung rund um den Burgwall. Dabei entstanden erste städtische Merkmale, wie ein Marktplatz. Die Lusici betrieben hauptsächlich Ackerbau und Viehzucht. Darüber hinaus gab es aber auch Metallverarbeitung, Töpferei sowie Leder- und Holzbearbeitung. Zwischen 1029 und 1032 eroberte der deutsche Kaiser Konrad II. das Gebiet der heutigen Niederlausitz. Auch in Cottbus gab es vermutlich größere Kämpfe. Bei Grabungen am Schloßberg wurde eine Brandschicht aus dieser Zeit gefunden.

Im 12. Jahrhundert setzten die Deutschen auf der Cottbuser Burg einen Burggrafen ein. Er war es wahrscheinlich auch, der am 30. November 1156 als erster Cottbuser überhaupt urkundlich Erwähnung fand. Sein Name: „Heinricus Castellanus de Chotibuz“.

Anfang des 13. Jahrhunderts wuchs Cottbus und erlangte zunehmend städtischen Charakter. Getrieben durch den Handel und das Handwerk siedelten sich immer mehr Menschen im Schatten der Burganlage an. Seit 1199 wurde Cottbus durch das eigene Adelsgeschlecht, die „Herren von Cottbus“, regiert. Ihr Wappentier der Krebs ging in die frühen Stadtsiegel und das spätere Stadtwappen ein. Zwischen 1216 und 1225 soll Cottbus das Stadtrecht bekommen haben. Die Burg wurde mit neuen Repräsentationsgebäuden erweitert und erhielt einen eigenen Schlossturm, dessen unterer Teil noch heute zu sehen ist.

Das Stadtzentrum bildete Anfang des 13. Jahrhunderts noch der Marktplatz am Fuße der Burganlage. Dort entstand auch die erste Kirche in Cottbus, die komplett aus Holz war. Auf ihren Grundmauern wurde später die Oberkirche errichtet. Im 14. Jahrhundert wurde rund um die Siedlung die Stadtmauer gezogen, die das Zentrum mehrfach vor Angriffen schützen konnte. In den Stadtmauern lebten zu dieser Zeit wohl nur etwa 2.000 Einwohner. Um die Innenstadt herum waren aber schon mehrere Vorstädte und Dörfer entstanden, so zum Beispiel Ostrow, Brunschwig sowie die Spremberger und die Luckauer Vorstadt als auch das Dorf Sandow am anderen Ufer der Spree.

1468 steckte ein Blitz die Stadt in Brand – fast alle Gebäude fielen dabei in Schutt und Asche. Bis 1500 brannte es noch mehrmals großflächig. 1486 wurde die Oberkirche schließlich bei einem Großfeuer komplett zerstört und in der heutigen Form wieder aufgebaut.

Ähnlich schwer waren für die Stadt auch die Folgen der Pest, alleine während der Pestepidemie von 1552 starben 1783 Menschen.

Im 16. und 17. Jahrhundert wurde Cottbus von Katastrophen gebeutelt. Ein großer Stadtbrand legte am 3.September 1600 nahezu ganz Cottbus in Schutt und Asche. Die Kirchen, das Rathaus, die Schule, das Schloss und das Hospital brannten nieder. Nur neun kleinere Häuser überstanden den Großbrand in der Innenstadt. Den mühsam begonnenen Wiederaufbau machten, die in die Stadt stürmende Truppen, während des 30-jährigen Krieges wieder zunichte. Doch die Cottbuser verzagten nicht und die Wirtschaft bekam wieder Aufwind: Neben den Tuchmachereien waren auch die Schnapsbrennereien nicht mehr aus dem Stadtbild wegzudenken. Immer mehr Menschen strömten in die Cottbuser Region und zogen in die Dörfer und Vorstädte.

Um gezielt das städtische Gerber- und Tuchmacherhandwerk zu fördern, wurde 1726 mit der Anlage der Neustadt begonnen. Es war die erste Erweiterung der Stadt außerhalb der nach den Kriegen und Kämpfen immer löchriger gewordenen Stadtmauer. Am Mühlgraben in der Neustadt entstanden einfache zweckmäßige Gebäude ausschließlich für Gerber und Tuchmacher. Die Gerberhäuser am Mühlgraben sind heute die ältesten Cottbuser Gebäude, dass Erste wurde 1727 gebaut. Im Jahr 1766 wurden 131 Straßenlaternen auf Holzpfählen errichtet.

1839 lebten in Cottbus etwa 8.400 Einwohner, auch die umgebenden Dörfer und Vorstädte zogen zahlreiche neue Bewohner an.

Innerhalb der Jahre 1850/51 erfolgte ein völliger Umbau des Langhauses vom Cottbuser Rathaus in spätgotischer Form. Im Mai 1850 wurde das kleine Spreewehr errichtet. Die Stadt zählte zu diesem Zeitpunkt 9228 Einwohner.

Zwischen 1883 und 1899 eröffnete in Cottbus eine Molkerei und die neue Thiemsche Klinik, auch eine Infanteriekaserne wurde eingeweiht. Wegen der immer weiteren Wege, erlaubte man den Einwohnern das Radfahren und die Cottbuser Straßen und Häuser erhielten neue Nummern. Bis dahin wurden die Häuser und Grundstücke fortlaufend und nach Stadtvierteln gezählt, nun erfolgte die Zählung Straße für Straße.

Nach dem Bau eines Wasserwerkes, waren 1900 bereits 1629 Grundstücke an das Kanalnetz angeschlossen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts lebten fast 40.000 Menschen in Cottbus. Damit war Cottbus die bedeutendste Stadt in der Region und Zentrum der Textilindustrie, des Verkehrswesens sowie Standort zahlreicher Behörden.

Trotz der Wirren am Anfang des Jahrhunderts, begann die Stadt zu florieren. Ein neues Elektrizitätswerk mit Wasserturbinen und zwei Dampfmaschinen wurden errichtet. Zu dem wurden die Anlagen für die Straßenbahn gebaut, das Stadttheater wurde eingeweiht und das neue städtisches Krankenhaus konnte übergeben werden.

Schon bevor nach den Reichstagswahlen vom 5. März 1933 die Hakenkreuzfahne auf dem Spremberger Turm wehte, war die NSDAP bei den Wahlen 1932 stärkste Partei in der Stadt geworden. Nach der Ernennung Hitlers zum Reichskanzler am 30. Januar 1933 veranstalten Nationalsozialisten einen Fackelzug durch die Cottbuser Straßen. Nach dem bereits der Wahlkampf für die Reichtagswahlen von Gewalt und Verboten gegen politische Gegner der NSDAP geprägt war, kommt es nach den Kommunalwahlen am 12. März 1933 in Cottbus zu Verhaftungen von politischer Gegner aus den kommunistischen und sozialdemokratischen Parteien. Am 1. April 1933 beteiligt sich auch Cottbus am landesweiten Boykott jüdischer Geschäfte.

Auch in den folgenden Jahren ist das Leben in der Stadt vom Nationalsozialismus geprägt. 1936 wird das Gefängnis in der heutigen Bautzener Straße zum Konzentrationslager für Regimegegner umfunktioniert. In dem Gefängnis wurden hauptsächlich Frauen inhaftiert, die sich im widerstand gegen das faschistische Regime engagierten, unter ihen waren auch kommunistische Widerstandskämpferinnen wie Greta Kuckhoff von der Gruppe "Rote Kapelle" oder die Französin Giselle Guillemot. Auch die Domowina wurde 1937 verboten, nachdem sich die Führung geweigert hatte, sich in ihrem Statut als wendisch sprechende Deutsche zu bezeichnen. 1938 wurde bereits kurz vor den Novemberpogromen mit den ersten Deportationen von polnischen Juden nach Polen begonnen. Nach der sogenannten Reichskristallnacht am 9. November 1938 beginnen weitere Deportationen von Juden dieses Mal in Konzentrationslager. 1942 werden die letzten jüdischen Bürger aus Cottbus ins Konzentrationlager Theresienstadt gebracht.

1936 lebten in der Stadt 53.641 Menschen. Wirtschaftlich dominierte auch während des Nationalsozialismus weiterhin die Textilindustrie. Doch in Cottbus wurde seit 1938 auch für den Krieg produziert, die „Mechanischen Werke Cottbus“ wurden 1938 als Teilbetrieb der „Phänomen-Werke GmbH Zittau“ eingerichtet und produzierten das Kettenfahrzeug "ZKW" für die Wehrmacht. Bereits 1939 arbeiteten rund 1000 Beschäftigte in den Werken und stellten jährlich ungefähr 1800 Kettenfahrzeuge her. Im Laufe des Krieges wurden hier auch immer mehr Zwangsarbeiter eingesetzt. Im Jahr 1939 siedelten sich auch die Flugzeugwerke der „Focke-Wulff GmbH“ mit Teilen ihrer Produktion in Cottbus an. Sie montieren unter anderem am damaligen Flughafen bis 1945 Jagdflugzeuge vom Typ „Focke-Wulff 190“.

In den den letzten zwei Kriegsjahren erreichen Cottbus auch die ersten Flüchtlingstrecks aus dem Osten, aber auch aus den nahe gelegenen Großstädten, wegen der Bombenangriffe. Eine Zählung im Oktober 1944 ergibt, dass neben den Cottbuser Einwohnern 4.828 Flüchtlinge zumeist aus Berlin in der Stadt leben. Hinzu kommen etwa 4.000 ausländische Zwangsarbeiter, die in der Stadt leben.

Am 15. Februar 1945 erlebten die Cottbuser den schwersten Bombenangriff während der Kriegsjahre. Bereits vorher hatte es vereinzelte Angriffe auf die Stadt gegeben. Am 15. Februar werfen 459 amerikanische B 17-Bomber mit dem eigentlichen Ziel Schwarzheide/Ruhland ihre Bomben über Cottbus ab. Schwarzheide/Ruhland konnten die Bomber wegen schlechter Wetterbedingungen nicht anfliegen. Also wählten sie die Stadt Cottbus als Ausweichziel. Schwerpunkt der Angriffe war der Eisenbahnknotenpunkt mit den dazugehörigen Werkstätten. Die Bombardierung der Stadt forderte rund 1000 Menschenleben. Etwa 13.000 Cottbuser verloren ihr Heim.

Wenige Wochen später am 16. April 1945 wird Cottbus, wie die meisten Städte in Brandenburg, per Befehl zur Festung erklärt und soll laut Weisung bis zum Letzten verteidigt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind schon tausende Menschen aus der Stadt geflüchtet. Am 19. April ist Cottbus schließlich von der roten Armee eingeschlossen. Heftiger Artilleriebeschuss und Bomben von Jagdflugzeugen bereiten den Sturm der Stadt vor, in der sich hauptsächlich noch Einheiten des sogenannten Volksstrums befinden.

Nach dem 1946 der Wiederaufbau langsam angelaufen war, zählte Cottbus 1948 bereits wieder 51.500 Einwohner. Doch infrastrukturell befand sich die Stadt noch im Wiederaufbau und es wurden noch immer Kriegsschäden beseitigt. Zudem war Cottbus stark durch die Demontage von Industrieanlagen als Ausgleich für erlittene Kriegsschäden durch die UdSSR betroffen. Zwar hatten nach den Zwangsenteignungen bereits 1946 erste sogenannte volkseigene Betriebe wie die VEB Tuchfabrik Cottbus und die „Tuchfabrik Vorwärts“ die Produktion wieder aufgenommen, doch die Textilindustrie als solche existierte nur noch in Fragmenten.

Erste neue Impulse bekam die Stadt Cottbus und die Wirtschaft mit der Gründung der DDR 1949. Zunächst verlor Cottbus durch die Einführung neuer Verwaltungsstrukturen 1950 seinen kreisfreien Status. Der neu geschaffene Bezirk Cottbus umfasste das gesamte Umland von Luckau bis Hoyerswerda und Bad Liebenwerda bis Guben. Parallel wurden Ströbitz, Schmellwitz, Sachsendorf und Madlow in die Stadt eingemeindet. Cottbus erhielt 1954 seinen Status als kreisfreie Stadt zurück und der Bezirk Cottbus wurde ab 1957 zum wichtigsten Kohle- und Energielieferanten der DDR. Dies hatte auch Auswirkungen auf die Bezirkshauptstadt Cottbus. Die Bevölkerung wuchs weiter und immer mehr Arbeiter aus der Kohlegwinnung und Verarbeitung zogen in die Stadt und ins Umland.

1963 wurde für die Stadt auch aus diesen Gründen ein Generalbebauungsplan aufgestellt, der 1965 nach einigen Nachbesserungen verabschiedet wurde. Der Plan sah ein neues Stadtzentrum außerhalb des historischen Zentrums vor, was auch den Abriss ganzer Straßenzüge bedeutete. In den darauffolgenden Jahren entstanden unter anderem das Konsument-Kaufhaus, der Cottbuser Stadtbrunnen, das Hotel Lausitz und neue Wohnhäuser. Im Jahr 1975 eröffnete schließlich die neue Stadthalle und 1978 folgte die Einweihung des neuen Bahnhofgebäudes. Wirtschaftliches Wachstum bestimmte in diesen Jahren weiter die Entwicklung des Stadtbildes. Als das Kraftwerk Jänschwalde 1975 seine Arbeit aufnahm, war dies Anlass für die Grundsteinlegung für das Neubaugebiet Sachsendorf/Madlow. Bis 1983 entstanden dort 12.500 Wohnungen.

Auch die traditionsreiche Textilindustrie erhielt seit 1969 wieder einen Auftrieb. Ende September 1969 wurden neue Werke des VEB Textilkombinates (TKC) in Betrieb genommen. Bis 1990 waren rund 4000 Mitarbeiter im TKC beschäftigt. Die Überführung in die Markwirtschaft führte zur Unternehmensaufteilung und massiven Entlassungen. 1993 arbeiten am Standort des TKC in vier Textilbetrieben etwa 700 Menschen. Heute erinnert nur noch der Name des in den Werkhallen entstandenen Einkaufszentrums an den Betrieb.

Doch auch außerhalb der Wirtschaft und des Generalbebauungsplans, tat sich in den Nachkriegsjahrzehnten vieles in Cottbus. Im Jahr 1952 erschien die erste Ausgabe der „Lausitzer Rundschau“ aus Cottbus. Der Tierpark öffnete 1954 seine Türen und die Parkeisenbahn drehte ihre ersten Runden. 1957 nahm die Hochschule für Bauwesen (im heutigen OSZ 1) in der Sielower Straße ihren Lehrbetrieb auf. Sie wurde später zur Technischen Hochschule, aus der 1991 die Brandenburgische Technische Universität hervorging. Auch professioneller Fußball wird seit der Gründung der BSG Energie Cottbus im Jahr 1966, in der Stadt gespielt. Im Jahr 1976 knackte Cottbus die 100.000 Einwohner-Marke. Im gleichen Jahr wurde die Sprem zur Fußgängerzone. 1977 wurden die Brandenburgischen Kunstsammlungen gegründet. 1981 ging der Tagebau Cottbus-Nord in Betrieb. 1984 wurde das Wendische Viertel errichtet. Am 30.5.1989 hatte Cottbus 129 224 Einwohner.

Ende 1989 erfasst die politische Wende Cottbus und am 5.12.1989 wird die Kontrolle über die Cottbuser Stasi-Zentrale übernommen. 1990 wird der Bau des Cottbus-Center in Sielow beschlossen. 1991 findet erstmals das Filmfestival in der Stadt statt. Im gleichen Jahr wird die BTU gegründet. 1994 öffnet C&A am Brandenburger Platz und das Maritim-Hotel am Bahnhof. Im Jahr 1995 wird der Bau der Spree-Galerie abgeschlossen und die BUGA angelegt. Nach langjähriger Restaurierung öffnet 1998 die Bauhaus-Schule wieder ihre Türen. 2000 geht das neue Heizkraftwerk ans Netz. 2004 verlagert Vattenfall seine neue Hauptzentrale nach Cottbus. Seit 2005 gehört das IKMZ zu einer wichtigen Sehenswürdigkeit. 2007 eröffnet die Lagune im umgebauten Freibad in der Sielower Landstraße. 2008 zieht die Kunstsammlungen in das umgebaute Dieselkraftwerk. Ebenfalls 2008 wird das Blechen-Caré eröffnet.

Sachsendorf und Schmellwitz werden sich zurückentwickeln. Der Masterplan für Cottbus sieht die Schrumpfung bis zu den ungefähren Stadtgrenzen von 1950 vor. Dafür soll die West-Ost-Grenze aufgewertet werden. Vor allem Sandow könnte vom Ostsee profitieren, der am östlichen Stadtrand nach dem Ende des aktiven Tagebaus Cottbus-Nord entsteht. Das zurzeit undifferenzierte Gewerbegebiet soll anhand des Masterplans aufgewertet und umgestaltet werden. Ein wichtiger Baustein dafür ist der Parkway – eine Flaniermeile aus dem Stadtzentrum direkt an den Rand des Sees.