La ciudad fue fundada en el año 24 antes de Cristo por el Imperio Romano con el nombre de Cesaraugusta, aunque ya antes los íberos habían establecido un poblado en este mismo territorio con el nombre de Salduie. Desde su nacimiento ya tuvo una clara vocación de ciudad encrucijada.
Su disposición urbana sigue el modelo ortogonal romano según dos ejes normales: el eje mayor -el decumanus-, paralelo al Ebro, y que corresponde a las actuales calles Mayor y Espoz y Mina, y el eje perpendicular al río -el cardo- que sería la calle de D. Jaime. La ciudad quedaba cerrada por una muralla cuasirrectangular, cuyo frente sur corresponde al Coso, y en la que se abrían las cuatro puertas.
Durante la dominación musulmana, Cesaraugusta pasó a llamarse Medina Albaida Saraqusta no experimentó grandes alteraciones. En 1118 se completó la reconquista cristiana de la ciudad y pronto comenzaron a crearse barrios internos, como la "morería" y la "judería", y un barrio al otro lado del puente y por tanto fuera de las murallas (extramuros), que es el Arrabal.
El primer ensanche tuvo lugar en el siglo XIII, a partir de la puerta del noreste, donde se celebraba el mercado; así se formó el barrio de San Pablo y a continuación los de San Agustín y San Miguel. La presión demográfica, inherente a la importancia que cobró Zaragoza, se tradujo en la necesidad de una muralla más al sur que la romana, coincidiendo con el actual paseo de María Agustín. La muralla medieval por el este llegaba hasta la línea del Huerva y por el oeste hasta la puerta de Sancho, englobando todo el barrio de San Pablo. De este modo la plaza del Mercado se convirtió en el centro de la ciudad. La población pasó de 19.920 habitantes en 1495 a 27.940 en 1650 y a 38.630 en 1776.
Los Sitios de 1808 y 1809 destruyen buena parte de la ciudad y obligan a acometer la reconstrucción de la contemporánea Zaragoza en su parte central, aunque respetando bastante el esquema viario anterior. Así, desde el Coso hacia el sur, se construye en 1815 "El Paseo" (hoy dedicado a la Independencia y arteria principal del centro de la ciudad) con porches al estilo de la calle Rivoli de París. La desamortización facilita también la expansión de la ciudad por las huertas de los conventos periféricos. Una expansión necesaria ante el incremento demográfico: 63.399 habitantes en 1857 y 99.118 en 1900.
El casco antiguo, para facilitar la circulación y la ordenación urbanística, experimenta en la segunda mitad del XIX y primeros decenios del XX operaciones quirúrgicas que abren o ensanchan las calles perpendiculares al Ebro, especialmente Alfonso I y Don Jaime. La circulación se ve también facilitada con la demolición de las murallas, que permite el trazado de cinturones de ronda.
El desarrollo industrial de Zaragoza se traduce a partir de la segunda mitad del XIX en la localización de fábricas y barrios obreros en torno a las estaciones. Así surgen el barrio de la Estación (1861) en el Arrabal, el área de Madre Sacramento en la estación del MZA (el Portillo) y entre ambas, al unirse por el puente, la Industria Química (1898) y el barrio correspondiente. En los primeros decenios del siglo XX el crecimiento industrial y urbanístico se materializa en las salidas de las carreteras: la carretera de Barcelona (barrio de Jesús), la carretera de Madrid (barrio de las Delicias), la carretera de Castellón (Miguel Servet).
Entre tanto, el área residencial de las clases medias se amplía hacia el sur, gracias a la urbanización de la huerta de Santa Engracia y al cubrimiento del Huerva. El centro poco a poco se desplaza del casco romano al paseo de la Independencia. De 1940 a 1980, Zaragoza experimenta el crecimiento demográfico y urbanístico más espectacular de su historia, pasando de 238.000 hab. a cerca de 600.000. El centro y el área residencial de la clase media sigue desplazándose hacia el sur a lo largo de la Gran Vía.
El barrio de las Delicias, que empezó siendo un humilde barrio obrero, experimenta una reconversión socioeconómica hacia niveles más cualificados. Los barrios de Las Fuentes, San José, Torrero y la Química crecen extraordinariamente. Con el establecimiento a partir de 1964 de los polígonos industriales de Cogullada y Malpica en la orilla izquierda del Ebro y el Plan Actur (actuación urgente) se pone en marcha el proceso de urbanización al otro lado del río para asentar a 200.000 personas.
En la actualidad, el proceso de ensanchamiento residencial de la ciudad, desde su Casco Histórico hacia su periferia, se está produciendo mayoritariamente en sus polos Norte y Sur, con la promoción de nuevos barrios como los de Arcosur y Valdespartera (sur) y Parque Goya (norte). Nuevos focos de población, en su mayoría joven, en los que se construirán cerca de 40.000 nuevas viviendas, la mayor parte de ellas Protegidas (financiadas con la ayuda de las administraciones públicas).
Del mismo modo, la implantación de centros de ocio y comercio, parques empresariales, plataformas logísticas y polígonos industriales en el extrarradio de la ciudad, han favorecido el proceso de extensión de la ciudad hacia su periferia.