四千多年前，天津所在的地方慢慢露出海底，形成冲积平原。现在天津处于的位置原来是海洋，黄河改道前由泥沙冲积形成，古黄河曾三次改道，在天津附近入海，3000年前在宁河县附近入海，西汉时期在黄骅县附近入海，北宋时在天津南郊入海。金朝时黄河南移，夺淮入海，天津海岸线固定。汉武帝在武清设置盐官。

隋朝修建京杭运河后，在南运河和北运河的交会处（今金刚桥三岔河口），史称三会海口，是天津最早的发祥地。

唐朝在芦台开辟了盐场，在宝坻设置盐仓。辽朝在武清设立了“榷盐院”，管理盐务。南宋金国贞佑二年（1214年），在三岔口设直沽寨，在今天后宫附近已形成街道。是为天津最早的名称。元朝改直沽寨为海津镇，这里成为漕粮运输的转运中心。设立大直沽盐运使司，管理盐的产销。

明建文二年（1400年），燕王朱棣在此渡过大运河南下争夺皇位。朱棣成为皇帝后，为纪念由此起兵“靖难之役”，在永乐二年十一月二十一日将此地改名为天津，即天子经过的渡口之意。作为军事要地，在三岔河口西南的小直沽一带，天津开始筑城设卫，称天津卫，揭开了天津城市发展新的一页。后又增设天津左卫和天津右卫。

清顺治九年（1652年），天津卫、天津左卫和天津右卫三卫合并为天津卫，设立民政、盐运和税收、军事等建置。雍正三年（1725年）升天津卫为天津州。雍正九年（1731年）升天津州为天津府，辖六县一州。

清末时期，天津作为直隶总督的驻地，也成为李鸿章和袁世凯兴办洋务和发展北洋势力的主要基地。1860年，英、法联军占领天津，天津被迫开放，列强先后在天津设立租界。1900年7月，八国联军攻打天津，天津沦陷。1901年，由八国联军组成的天津都统衙门下令拆除城墙。

民国初年，天津在政治舞台上扮演重要角色，数以百计的下野官僚政客以及清朝遗老进入天津租界避难，并图谋复辟。其中包括民国总统黎元洪和前清废帝溥仪。

1928年6月，国民革命军占领天津，南京国民政府设立天津特别市。1930年6月，天津特别市改为南京国民政府行政院直辖的天津市。11月，因河北省省会由北平迁至天津，天津直辖市改为省辖市。1935年6月，河北省省会迁往保定，天津又改为直辖市。