A história da cidade remonta ao Império Romano. Os romanos iniciaram um acampamento militar chamado Vindobona. O acampamento foi no primeiro distrito de hoje no rio Danúbio. O nome veio dos celtas, portanto, provavelmente havia um assentamento celta antes da invasão romana. Os romanos permaneceram até o século V. Na época medieval, o povoado ainda estava em uso. O nome atual foi mencionado em 881 no Salzburger Annalen, onde uma batalha ad weniam é mencionada.
Em 976, a Casa de Babenberg tornou-se governante da região. Eles fizeram de Viena sua capital em 1155. Viena já era uma cidade importante. Em 1156, a Áustria tornou-se um Ducado, e Viena era onde vivia o Duque que governava o Ducado. Em 1221, Viena conquistou os direitos municipais. É a segunda cidade mais antiga da Áustria (Enns, na Alta Áustria, é a mais antiga).
Em 1278, os Duchy vieram para a família Habsburg. Rudolf IV iniciou a universidade em 1365 e enquanto era duque, foi construída a nave da Catedral Gótica de Santo Estêvão. Os conflitos dentro da família Hapsburg causaram um declínio econômico em Viena. Em 1438, Viena tornou-se a residência do Santo Imperador Romano.
Durante a época da reforma, Viena era uma cidade protestante, mas na época da Contra-Reforma, a Áustria e Viena eram em sua maioria católicas romanas.
Em 1529, Viena foi sitiada pela primeira vez pelo exército do Império Otomano, que tinha uma fronteira a apenas 150 km a leste de Viena. Isto prejudicou Viena economicamente, mas levou as pessoas a fortificarem a cidade (tornando-a mais forte). Após um segundo cerco, o Império Otomano não pôde tomar Viena, e a cidade começou a ficar maior.
Durante a era barroca, Viena foi reconstruída. Muitas residências para a nobreza foram construídas. Johann Bernhard Fischer von Erlach foi um arquiteto importante em Viena.
No final do século 18 e início do século 19, Viena era a casa de importantes compositores como Haydn, Mozart, Beethoven, Schubert.
Após a revolução em 1848, Franz José I. tornou-se imperador do Império Austríaco, que foi fundado em 1806 após a liquidação do Santo Império Romano. Ele governou até 1916. Viena se tornou um centro de arte, cultura e arquitetura. A cidade cresceu porque os subúrbios se tornaram parte da cidade. Após 1858, as muralhas da cidade foram destruídas e a Ringstraße as substituiu. Ao longo daquela rua foram construídas casas dos cidadãos ricos, assim como edifícios públicos como a prefeitura e o teatro Burg. A industrialização começou no início do século e fez com que mais pessoas vivessem lá. Em 1870, Viena tinha um milhão de pessoas, e em 1910, dois milhões de pessoas. Com a criação de uma grande classe trabalhadora e pobreza em Viena, o Partido Trabalhista (Sozialdemokratische Arbeiterpartei) se tornou mais forte.
Karl Lueger foi o prefeito mais importante no tempo do imperador Franz Josef. Durante seu tempo foram realizados importantes planos comunitários que fizeram de Viena uma cidade moderna. No entanto, Lueger era um anti-semita radical. Ele era admirado pelo jovem Adolf Hitler, que passou alguns anos antes da Primeira Guerra Mundial em Viena. Nesta época, Viena era um lugar importante para as artes. Compositores como Arnold Schönberg, Anton Webern, Alban Berg e Ernst Krenek foram importantes para o desenvolvimento da música moderna. Também a psicanálise foi fundada em Viena por Sigmund Freud. Também a chamada Jugendstil nas artes fazia parte do cenário das artes modernas de Viena. Os fundadores da arquitetura moderna viveram e trabalharam também em Viena nesta época (Otto Wagner, Adolf Loos).
Após o fim da PrimeiraGuerraMundial, o Império Austro-Húngaro foi dissolvido e Viena tornou-se a capital da República da Áustria. Em 1938, a Áustria foi ocupada pela Alemanha. Em Viena, começou o sofrimento dos habitantes judeus. Muitas de suas propriedades foram dadas aos austríacos (Arisierung).
Após a Segunda Guerra Mundial, que destruiu 20% dos edifícios de Viena, Viena foi dividida em quatro partes. A cidade era controlada pelos aliados como as outras partes da Áustria. Em 1955 foi assinado o tratado de estado entre os aliados e a Áustria no Belvedere de Viena. Depois disso, Viena tornou-se uma cidade importante para as organizações internacionais. A primeira foi em 1957 a Organização Internacional de Energia Atômica (IAEO) e em 1965 a OPEP. 1980 foi inaugurado o Centro Internacional de Viena e Viena é agora a terceira cidade da ONU junto com Nova Iorque e Genebra.
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Restos do sistema de aquecimento em uma casa romana em Viena
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Ringstraße e Parlamento por volta de 1900
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Karl-Marx-Hof é um dos mais conhecidos Gemeindebauten (complexos municipais de aluguel) em Viena