维尔纽斯最初是作为一处深入立陶宛森林地区的贸易站，她建立于两条可通航的河流——维尔尼亚河和涅里斯河的交汇处，距离波罗的海194英里。该城镇于公元1323年首次见于史料，当时的盖迪米纳斯公爵邀请日耳曼犹太人迁居到这座立陶宛大公国的首都，许诺以宗教宽容和商机。随后的几十年内，公国在公爵和其子孙统治下不断扩张，最盛时曾包括今天的立陶宛、白俄罗斯、乌克兰、外聂斯特以及波兰和俄罗斯的部分地区。随着1569年的卢布林联合，该城成为波兰立陶宛联邦的重要商贸中心。

在这段时间里，维尔纽斯显著扩张。当局鼓励移民，数以千计的斯拉夫人、日耳曼人和犹太人迁入这座繁荣的都市。波兰国王和立陶宛公爵们启动了大批建筑工程，其中最重要的就是坚固城墙和九座防卫森严的城门。1579年斯特凡·巴托里国王下令建立一所学院，即日后的维尔纽斯大学——波罗的海国家最古老的大学，这所大学迅速发展为全联邦最重要的科学文化中心之一。在此期间还建立了多家行会，令维尔纽斯又成为连接斯堪的纳维亚、西欧、波兰和北俄罗斯地区的主要贸易中心。

然而维尔纽斯自17世纪起经历了重重灾难。1654-1667年俄波战争期间，城市被沙俄军队攻陷、劫掠和焚烧，大批市民被屠杀。1710年爆发的腺鼠疫导致约三万五千市民死亡。18世纪上半叶的一系列大火灾摧毁了大部分城区。1795年第三次瓜分波兰后，维尔纽斯被并入俄罗斯帝国，直到1920年苏联-立陶宛条约承认立陶宛的独立。然而波兰又于1922年占领并统治维尔纽斯地区直到第二次世界大战，二战后期该地又被苏军占领。战后立陶宛成为苏联的一个加盟共和国，直到1990年苏联对波罗的海三国统治的崩溃，维尔纽斯再次成为独立自主的现代立陶宛的首都。