Παλαιολιθική - Νεολιθική Εποχή
Η παρουσία ζωής στο νομό Κοζάνης χρονολογείται από τα παλαιολιθικά χρόνια. Οι κάτοικοι της περιοχής αποτελούν απογόνους των αρχαίων Ελιμιωτών Μακεδόνων. Ανακαλύφθηκαν σημαντικά αρχαιολογικά ευρήματα από τη Νεολιθική εποχή έως τη Ρωμαϊκή περίοδο, όπως ειδωλία κυκλαδικής τέχνης και αγγεία μυκηναϊκής εποχής.
Ο Φίλιππος ο Β΄ ενσωμάτωσε τα κρατίδια της άνω Μακεδονίας στο Μακεδονικό Βασίλειο. Η ελιμιωτική τάξη των πεζεταίρων διακρίθηκε στην εκστρατεία του Μεγάλου Αλεξάνδρου στην Ασία. Μετά τη μάχη της Πύδνας, η περιοχή υποτάχθηκε στους Ρωμαίους.
Η περιοχή Ελίμεια, Εορδαία, Λυγκηστίδα και Πελαγονία αποτελούσε την “Τέταρτη Μερίδα” της Μακεδονίας, σύμφωνα με τη διοίκηση των Ρωμαίων. Αρχαιότητες της Ρωμαϊκής περιόδου έχουν βρεθεί σε διάφορα μέρη της περιοχής.
Ο οικισμός Καλύβια (Παλιόσπιτα) ιδρύθηκε μεταξύ των ετών 1100 – 1300 και σήμερα διατηρεί αρχαία ερείπια, συμπεριλαμβανομένου ενός ναού στη μνήμη του Αγίου Αθανασίου.
Κατά τη Βυζαντινή περίοδο, η περιοχή ανήκε στο Β΄ Θέμα της αυτοκρατορίας. Μετά τη μάχη του Κοσσυφοπεδίου το 1389 μ.Χ., η περιοχή έπεσε υπό την κυριαρχία των Τούρκων για 523 χρόνια.
Τουρκοκρατία
Την περίοδο της Τουρκοκρατίας εξαιτίας των διωγμών και της κακοποίησης οι άνθρωποι δημιουργούσαν ομάδες προσφύγων. Το 1392, ομάδες προσφύγων από την Πρεμέτη, το Μπιθικούκιο και την Κόζδιανη της Ηπείρου βρήκαν καταφύγιο στην περιοχή βόρεια της Σέλιτσας, η οποία αργότερα ονομάστηκε Παλιοκόζδιανη. Μετακινήθηκαν ανατολικότερα και ενώθηκαν με τους χριστιανούς κατοίκους των Καλυβιών, δημιουργώντας την περιοχή Τζαμουριά, που σήμερα ονομάζεται Τζάμπρα. Ένας βραχώδης λόφος πάνω από την Τζάμπρα ονομάστηκε Σκρίκα ή Σκίρκα.
Το 1392, ομάδες προσφύγων από την Πρεμέτη, το Μπιθικούκιο και την Κόζδιανη της Ηπείρου βρήκαν καταφύγιο στην περιοχή βόρεια της Σέλιτσας, η οποία αργότερα ονομάστηκε Παλιοκόζδιανη. Μετακινήθηκαν ανατολικότερα και ενώθηκαν με τους χριστιανούς κατοίκους των Καλυβιών, δημιουργώντας την περιοχή Τζαμουριά, που σήμερα ονομάζεται Τζάμπρα. Ένας βραχώδης λόφος πάνω από την Τζάμπρα ονομάστηκε Σκρίκα ή Σκίρκα.
Λίγα χρόνια αργότερα, οικογένειες από τα Σέρβια και το Δρέπανο εγκαταστάθηκαν στην Κόσδιανη, ενισχύοντας τον πληθυσμό. Οι νέοι οικισμοί ενώθηκαν, κατασκευάστηκε εκκλησία, υδραγωγείο και κρήνες.
Το 1612, λόγω των διωγμών από τους Κονιάρηδες Τούρκους, πρόσφυγες από τα ‘Αγραφα και τη Θεσσαλία βρήκαν καταφύγιο στην Κοζάνη, ενισχύοντας την ελληνική κοιτίδα πολιτισμού στο τούρκικο περιβάλλον.
Το 1646, νέοι από τη Θεσσαλία, από το χωριό Χόρμοβο, εγκαταστάθηκαν στη Σκίρκα και τα περίχωρα της πόλης.
19ος Αιώνας
Η λεηλασία της Κοζάνης το 1803 από τον Ασλάν Μπέη προκάλεσε παροδική διακοπή στην ανάπτυξή της. Οι κάτοικοι συμμετείχαν στην επανάσταση του 1821, με σημαντικούς αγωνιστές όπως ο Ιωάννης Τσόντζας, ο οποίος ήταν σημαντικός στην υπεράσπιση των Ψαρών. Άλλοι αγωνιστές του 1821 από την Κοζάνη ήταν οι Μιχαήλ Ιωάννου, Εμμανουήλ Χατζηκωνσταντίνου, Κωνσταντίνος Ναουμίδης, Ιωάννης Τιάλιος, Γεώργιος Μάρανδος και Ιωάννης (Νάνος) Μπαρούτας.
Το 1904, σύμφωνα με απογραφή, στην πόλη κατοικούσαν 12.350 Έλληνες, με μόλις 350 βλαχόφωνους. Οι απόδημοι Κοζανίτες συνέβαλαν στην πνευματική πρόοδο, προωθώντας τις ιδέες του Διαφωτισμού και συμμετέχοντας στη Φιλική Εταιρεία. Προσωπικότητες όπως οι Γεώργιος Λασσάνης, Γεώργιος Σακελλάριος, Νικόλαος Κασομούλης, Χαρίσιος Μεγδάνης, Γεώργιος Ρουσιάδης, Μιχαήλ Περδικάρης και Ευφρόνιος Ραφαήλ Πόποβιτς διακρίθηκαν στην εποχή τους.
Κατά τον 19ο αιώνα ιδρύθηκαν εξατάξια αστική σχολή και τριτάξιο γυμνάσιο. Το 1840 εμφανίστηκαν οι πρώτες μαθήτριες και από το 1862 λειτούργησε Παρθεναγωγείο. Το 1873 ιδρύθηκε ο φιλεκπαιδευτικός σύλλογος.
Η πολιτική ζωή της περιοχής σημαδεύτηκε από τις διαμάχες των πολιτικών φατριών, με ένοπλες συγκρούσεις και βίαιες επεμβάσεις. Μετά την επανάσταση του 1821, η περιοχή συνέχισε να διαμαρτύρεται, με τις εξεγέρσεις του 1854 και του 1878 να καταλήγουν σε βίαια καταστολή και αίμα.
20ος Αιώνας
Ο 20ος αιώνας ξεκίνησε με ταραχές και δολοφονίες λόγω της βουλγαρικής προπαγάνδας και του κινήματος των Νεότουρκων. Οι πρώτες εκλογές στις οποίες μπορούσαν να συμμετέχουν χριστιανοί Έλληνες διεξήχθησαν το 1908, εκλέγοντας δύο Κοζανίτες υποψήφιους: τον Γεώργιο Μπούσιο και τον Κωνσταντίνο Δρίζη.
Οι Κοζανίτες συμμετείχαν ενεργά στον Μακεδονικό Αγώνα για την ελευθερία, με σημαντικούς Μακεδονομάχους όπως ο οπλαρχηγός Κωνσταντίνος Σιδέρης (γνωστός και ως καπετάν Τσίτσος) και άλλους προώχους όπως ο Παναγιώτης Λιούφης, ο Κωνσταντίνος Καπιτσόγλου, ο Αθανάσιος Μάνος και ο Νικόλαος Μουμούζιας.
Η απελευθέρωση της Κοζάνης από τον τουρκικό ζυγό συνέβη στις 11 Οκτωβρίου 1912, όταν ο ελληνικός στρατός εισέβαλε στην πόλη μετά τη νίκη του στη μάχη του Σαρανταπόρου. Κατά την ανταλλαγή των πληθυσμών μεταξύ Ελλάδας και Τουρκίας το 1923, πολλοί πρόσφυγες εγκαταστάθηκαν κυρίως στα νοτιοανατολικά της Κοζάνης.
Κατά τις τελευταίες μέρες της Κατοχής, συγκεκριμένα την 27η Οκτωβρίου του 1944, βρετανικές δυνάμεις επιτέθηκαν εναντίον της γερμανικής φρουράς της πόλης. Παρόλο που οι Γερμανοί απέκρουσαν την επίθεση, αποχώρησαν την επόμενη οριστικά από την Κοζάνη και κινήθηκαν προς την Πτολεμαΐδα.
Κατά τον 20ό αιώνα, η πόλη αναπτύχθηκε κυρίως λόγω της εκμετάλλευσης των αποθεμάτων λιγνίτη της περιοχής από τη ΔΕΗ. Παρόλο που ο σεισμός του 1995 προκάλεσε υλικές ζημίες, η πόλη σήμερα αποτελεί εμπορικό, συγκοινωνιακό και διοικητικό κέντρο της δυτικής Μακεδονίας. Επιπλέον, φιλοξενεί τμήματα του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας και είναι έδρα της 9ης Ταξιαρχίας Υποστήριξης της Ελλάδας και της Ιεράς Μητροπόλεως Σερβίων και Κοζάνης. Κάθε χρόνο, κατά την εβδομάδα της Αποκριάς, η πόλη ζει στους ρυθμούς του καρναβαλιού με τους φανούς να φωτίζουν τις γειτονιές της.