Der sogenannte „Homo Heidelbergensis“ lebte in der Region um Heidelberg. Sein Unterkiefer wurde bei Mauer entdeckt. Dieser gehört zu einem der ältesten bekannten Vertreter der Spezies „Homo heidelbergensis“. Das Original des Unterkiefers befindet sich heute im Geologisch-Paläontologischen Institut der Universität Heidelberg.

Sie ließen sich auf dem Heiligenberg nieder und umzogen dessen Kuppen mit einem doppelten Ringwall. Davon sind heute nur noch steinübersäte Terrassen übrig. Diese können auf einem keltischen Rundwanderweg besichtigt werden.

Das römische Heidelberg – sein damaliger Name ist unbekannt – bestand aus einem um 70 n.Chr. gegründeten Kastell im heutigen Stadtteil Neuenheim und einer Zivilsiedlung (Vicus), die sich um das Kastell herum bildete. Eine auf Steinpfeilern gegründete Brücke führte über den Neckar. Heidelberg blieb jedoch stets im Schatten des benachbarten Lopodunum (heute Ladenburg), das zu jener Zeit der Hauptort der Region war. Als Folge der Alamanneneinfälle wurde das römische Heidelberg im 3. Jahrhundert aufgegeben.

Eine Urkunde des Klosters Schönau im Odenwald gibt in Zusammenhang mit einem „Conradus plebanus in heidelberch“ zum ersten Mal Zeugnis von der Stadt, von einem Weiher um die Peterskirche, der ältesten Kirche der Stadt. Der Name „Heidelberg“ leitet sich vermutlich von „Heide“ (der Berg war damals unbewaldet) und vom Königstuhl (Berg) ab.

Heidelberg hat damit die älteste Universität im heutigen Deutschland. Sie war die drittälteste Universität im Heiligen Römischen Reich Deutscher Nationen nach Prag (1348) und Wien (1365), jedoch hatte Heidelberg, im Gegensatz zu den anderen beiden, bereits damals eine Volluniversität, bestehend aus den Fakultäten Theologie, Recht, Medizin und der Artisten-Fakultät.

Kurfürst Ruprecht III. wurde 1400 zum König des Heiligen Römischen Reiches Deutscher Nationen gewählt und somit König Ruprecht I.. So benötigte er sowohl einen standesgemäßen Palast (Ruprechtsbau im Heidelberger Schloss), als auch eine repräsentative Begräbnisstätte. 1410 war der Chorraum der Heiliggeistkirche fertiggestellt und König Ruprecht I. konnte dort bestattet werden. Der Kirchturm wurde erst 1544 vollendet.

Für Luther bedeutete die Fahrt nach Heidelberg den ersten theologischen Auftritt außerhalb Wittenbergs nach seinem Thesenanschlag von 1517. Die Disputation fand wegen des großen Andrangs in der Artistenfakultät statt. In Heidelberg vertrat Luther in 28 Thesen die Erneuerung der Kirche: Das Seelenheil kann man sich nicht erarbeiten oder erkaufen – es liegt in der Gnade Gottes.

Kurfürst Ottheinrich ist einer der schillerndsten Herrscher, den die Kurpfalz hervorgebracht hat. Er erbaute den berühmten Ottheinrichsbau des Heidelberger Schlosses und durch seinen Bücherschatz, ergänzt durch Bibliotheken der Universität und der seines Freundes Ulrich Fugger, entstand eine der damals berühmtesten und wertvollsten Bibliotheken Europas, die Bibliotheca Palatina.

Friedrich V. und Elisabeth Stuart waren beide erst 16 Jahre alt. Auf den feierlichen Einzug in Heidelberg mit Feuerwerk nach ihrer Hochzeit gehen die heutigen Schlossbeleuchtungen zurück. Friedrich V. wandelte seiner Frau zuliebe die bis dahin repräsentative Burganlage in eine Schlossanlage um. So entstand unter anderem der Englische Bau, das Elisabethentor und der Hortus Palatinus, ein prächtiger Schlossgarten, der damals als achtes Weltwunder galt.

Ludwig XIV., der Sonnenkönig, erhob als Schwager von Liselotte von der Pfalz Erbschaftsansprüche gegenüber der Kurpfalz, nachdem zuerst ihr Vater, Kurfürst Karl Ludwig (1617 – 1680), und danach sein Nachfolger, ihr Bruder Karl II. (1651 – 1685), kinderlos starb. Da ihm diese verwehrt wurden, fiel er in die Kurpfalz ein, Heidelberg und das Schloss wurden 1689 und 1693 völlig zerstört. Eines der wenigen Gebäude der Stadt, die den Erbfolgekrieg überstanden haben, ist das Hotel Zum Ritter St. Georg mit seiner prächtigen Renaissancefassade.

Karl Philipp verlegte die Residenz der Kurpfalz von Heidelberg nach Mannheim, nachdem sein Versuch gescheitert ist, die Bürgerinnen und Bürger Heidelbergers zu „katholisieren“. Beispielsweise sollte die Heiliggeistkirche ein rein katholisches Gotteshaus werden. In der neuen Residenzstadt Mannheim legte er den Grundstein für das Mannheimer Schloss mit angeschlossenem Jesuitenkollegium und der Jesuitenkirche, eine der bedeutendsten Kirchenbauten der Gegenreformation.

Kurfürst Karl Theodor ließ eine steinerne Brücke, die Alte Brücke, erbauen, nachdem das schlimmste Hochwasser in der Geschichte Heidelbergs die ehemals hölzerne Brücke weggespült hatte. Es gab davor insgesamt 8 Vorgängerbrücken, alle wurden vom wilden Neckar zerstört. Ihm zu Ehren wurde eine Statue aufgestellt, die ihn mit Blick auf das Schloss zeigt, außerdem die Pallas Athene, die Göttin der Wissenschaft und der Künste.

Heidelberg fällt an Baden. Die Universität wird vom badischen Großherzog als staatlich finanzierte Lehranstalt neu organisiert und in Ruprecht-Karls-Universität („Ruperto Carola“) umbenannt – eine Kombination der Namen des Begründers der Universität, Ruprecht I. und des badischen Großherzogs Karl Friedrich. Als nun weltoffene und liberale Universität erlebte Heidelberg während des 19. Jahrhunderts eine zweite Hochblüte. Vor allem die Naturwissenschaften erfahren im Zusammenwirken von Robert Bunsen, Gustav Kirchhoff und Hermann Helmholtz eine Sternstunde.

Friedrich Ebert, erster Reichspräsident der Weimarer Republik und erstes demokratisch gewähltes Staatsoberhaupt Deutschlands, wird in Heidelberg geboren. Während seiner Präsidentschaft überstand er viele politische Krisen, geriet aber zunehmend persönlich unter Beschuss. Von konservativen und militärischen Kräften wurde ihm die Mitschuld am verlorenen ersten Weltkrieg angelastet. Während den daraus resultierenden Prozessen hatte Ebert die medizinische Behandlung einer Blinddarmentzündung verschleppt. Daran starb er am 28. Februar 1925 im Alter von 54 Jahren. Er wurde in seiner Geburtsstadt Heidelberg beerdigt.

Die Heidelberger Stadthalle wird von den Architekten Jakob Henkenhaf und Friedrich Ebert von 1901 bis 1903 erbaut. Sie wurde aus Anlass des hundertjährigen Jubiläums der Universitätsreform von 1803 als Versammlungs- und Festgebäude für die Bürgerschaft errichtet und wird deshalb bis heute liebevoll die „Gute Stube Heidelbergs“ genannt. Sie diente bis 2018 auch als Kongresshaus Heidelbergs. Nachdem die Stadt 2017 den Bau eines neuen Kongresszentrums beschlossen hat, wird die Stadthalle nun saniert und zu einem Konzerthaus umgewandelt.

Sie wurde aus amerikanischen Spendengeldern erbaut, gesammelt vom damaligen amerikanischen Botschafter in Berlin, Jacob Gould Shurman, ein ehemaliger Student der Heidelberger Universität. Als Mäzene konnte er unter anderem Milliardäre wie Chrysler oder Rockefeller gewinnen, um die in Heidelberg dringend benötigten Hörsaalkapazitäten zu schaffen. Heute ist die Neue Universität das Hauptvorlesungsgebäude der Altstadt.

In ganz Deutschland brannten über 1.400 Synagogen und Betstätten, Tausende Wohnungen und Häuser wurden zerstört, etwa 400 deutsche Juden wurden ermordet oder in den Selbstmord getrieben - die Pogromnacht vom 9. auf den 10. November 1938 markierte den Übergang von der Verfolgung zur systematischen Vernichtung der jüdischen Bevölkerung durch die Nationalsozialisten. Auch Heidelberg blieb nicht verschont und mit der brennenden Synagoge wurde auf grausame Weise das Leben der jüdischen Gemeinde beendet.

Am 22. Oktober 1940 verhafteten Gestapobeamte 299 jüdische Heidelbergerinnen und Heidelberger in ihren Wohnungen und verschleppten sie in aller Öffentlichkeit an den Hauptbahnhof. Von dort aus wurden sie mit sogenannten „Sonderzügen“ in das französische Lager Gurs deportiert. Für zwei Drittel von Ihnen endete dort, in Auschwitz oder in anderen Tötungslagern ihr Martyrium. Daran wird in Heidelberg seit 2014 mit einem Mahnmal gedacht, das sich an der Stelle befindet, wo 1940 der Zug zu dem französischen Lager abfuhr.

Heidelberg wird am Karfreitag, den 30. März 1945, ohne größere Zerstörungen von amerikanischen Streitkräften eingenommen. Ab 1947 befand sich in den Campbell Barracks, wie die Kaserne hieß, das Hauptquartier der US-Army für Europa und der NATO. 220 000 amerikanische Soldaten wurden zeitweise von hier aus befehligt.

Erster Stiftungsbeauftragter des DKFZ als nationale Forschungseinrichtung wird der Heidelberger Chirurg Prof. Karl Heinrich Bauer.

Rund 3000 Mitarbeiter erforschen in über 90 Abteilungen und Nachwuchsgruppen, wie Krebs entsteht und welche Faktoren das Krebsrisiko beeinflussen. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse entwickeln diese neue Ansätze in der Vorbeugung, Diagnose und Therapie von Krebs.

Das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) wird als viertes Max-Planck-Institut in Heidelberg gegründet. Die drei weiteren Forschungszentren sind das Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, das Max-Planck-Institut für Kernphysik und das Max-Planck-Institut für ausländisches Recht und Völkerrecht. Sie betreiben Grundlagenforschung im Dienste der Allgemeinheit.

In Heidelberg wird am 5. Mai 1978 das EMBL eröffnet. Es ist Europas führendes Forschungsinstitut und Flaggschiff in den Lebenswissenschaften, mit mehr als 80 unabhängigen Forschungsgruppen, die das Spektrum der Molekularbiologie abdecken. Hier dreht sich also alles um die Frage, wie die kleinsten Einheiten des Lebens funktionieren. Neben Heidelberg ist das EMBL in Barcelona, Hamburg, Grenoble, Rom und Hinxton tätig.

Sie wurde von dem Architekten Alfred Jakoby entworfen. Die Jüdische Kultusgemeinde Heidelberg ist eine von zehn Gemeinden unter dem Dach der Israelitischen Religionsgemeinschaft Baden mit Sitz in Karlsruhe. Seit 1990 sind viele Zuwanderer aus Osteuropa – hauptsächlich aus Russland, der Ukraine und Moldawien nach Heidelberg gekommen. Die Zahl der Gemeindemitglieder verdreifachte sich von 180 auf rund 540.

Das Dokumentations- und Kulturzentrum deutscher Sinti und Roma ist ein Ort der Begegnung und des Dialogs mitten in der Heidelberger Altstadt. Hier lebt deren reiche Kultur in Literatur, Malerei und Musik. Darüber hinaus ist das Zentrum Ort des Gedenkens an die Opfer des Nationalsozialismus. Speziell der Holocaust an den Sinti und Roma wird in der weltweit einzigartigen Dauerausstellung aufgearbeitet, die das Haus zu einem bedeutenden Museum zur Zeitgeschichte und zu einem Ort historischer Erinnerung macht.

Das in dreijähriger Arbeit sanierte und erweiterte Heidelberger Theater wurde am 24. November 2012 wiedereröffnet. In Heidelberg hatte ein bundesweit einzigartiges Engagement von Stadt und privaten Spendern diese Sanierung ermöglicht. Außerdem wurde das Theater um einen zweiten Saal erweitert, mit zweigeschossigem Foyer und einem zusätzlichen Theatersaal, der die alten und neuen Bühnenbereiche kombiniert.

Mit dem Abzug der Amerikaner wurden etwa 180 Hektar Fläche in Heidelberg frei. Dies entspricht ungefähr der doppelten Größe der Altstadt. Insgesamt gab es auf den von den Amerikanern genutzten Flächen rund 2.350 Wohnungen. Die Konversion der der ehemals amerikanischen Standorte bietet der Stadt Heidelberg die einmalige Chance einer sozial, ökologisch und ökonomisch ausbalancierten Weiterentwicklung.

Seit 1. Dezember 2014 ist die Stadt Heidelberg offizielles Mitglied im "UNESCO Creative Cities Netzwerk" als "UNESCO City of Literature". Der Titel würdigt insbesondere die lange Tradition und die lebhafte Literatur- und Kulturszene in der Stadt. Literatur ist in Heidelberg allgegenwärtig. Beim Spaziergang durch die Stadt findet man an jeder Ecke Buchhandlungen, Antiquariate, Verlage und Bibliotheken. Höhepunkt der literarischen Aktivitäten Heidelbergs sind zweifelsohne die jährlich stattfindenden „Heidelberger Literaturtage“.

Am zweiten Tag ihres Deutschland-Besuchs 2017 besuchten Prinz William und Herzogin Kate die Stadt Heidelberg, wo sie vom Ministerpräsidenten des Landes Baden-Württemberg und Oberbürgermeister Prof. Dr. Eckart Würzner begrüßt und von 30.000 Menschen gefeiert wurden. Insgesamt hatten die Royals vier Stadtionen: Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ), der Marktplatz, die Alte Brücke (mit Ruderregatta) und die Neckarwiese. Zuvor war 1979 zum letzten Mal ein Mitglied des britischen Königshauses am Neckar – Prinz Philip.

Mit diesem Titel würdigt die Organisation PEFC das städtische Engagement im Bereich der nachhaltigen Waldbewirtschaftung.

Im März 2021 wurde der SNP dome, die neue Großsporthalle Heidelbergs, eingeweiht.

Die besondere Bedeutung Heidelbergs in der Hip-Hop-Kultur hat die deutsche UNESCO-Kommission gemeinsam mit der Kultusministerkonferenz in besonderer Art und Weise gewürdigt: Der Heidelberger Hip-Hop wird in das bundesweite Verzeichnis des Immateriellen Kulturerbes aufgenommen. „Aufgrund der historischen Rolle Heidelbergs gilt die Stadt als Erinnerungsort für die Entwicklung der deutschsprachigen Hip-Hop-Kultur. Sie zeichnet sich durch ihren offenen Partizipationscharakter und eine breite Vernetzung in Deutschland aus“, heißt es zur Begründung.