Początkowa nazwa osady wzięła się od przepływającej przez nią rzeki. Po staropolsku Białymstokiem nazywano czystą, bystrą rzekę (biały - czysty, stok - strumień; rzeka, która "stacza się" w dół zbocza). Tak niepozorna dziś rzeka Biała (najczęściej zwana Białką), przepływająca przez centrum miasta, nadała jej nazwę.

Według legendy data powstania Białegostoku to rok 1320, kiedy to wielki książę litewski Gedymin polował w północno-zachodniej części Puszczy Bielskiej na tura, czy też jelenia. Mówi ona, że wieczorem, gdy strzelcy zajmowali się oprawianiem zwierzyny, książę odpoczywał nad bezimiennym strumieniem, czystym i wartkim - w przeciwieństwie do innych rzeczek w tej części puszczy. Miał wtedy Gedymin powiedzieć: " Czysty, biały stok. Można by nad nim zbudować dwór myśliwski albo i wieś założyć." Wkrótce nad strumieniem wybudowano dwór, a potem wieś o nazwie Biały Stok. Tyle legendy. Naprawdę wiadomo jednak, że w latach 1437-1450 król Polski Kazimierz Jagiellończyk ziemie te nadał Jakubowi Raczce Tabutowiczowi herbu Łabędź, potomkowi zasłużonego bojara żmudzkiego Klausucia.

Dwór nad rzeką Białystok, a następnie folwark Białystok (zdegradowany z czasem do Białostoczka), powstał na przełomie XV i XVI wieku, kiedy właścicielem ziem (w drodze spadku) został Mikołaj Michnowicz Raczkowicz (wnuk Jakuba). Jako pisarz w kancelarii wielkiego księcia Aleksandra i jednocześnie marszałek litewski posiadał niezbędne fundusze do zasiedlenia tych terenów. Właśnie z jego czasów pochodzi pierwsza dotychczas znana wzmianka źródłowa, z 1514, o dobrach Białystok. Po śmierci M. Raczkowicza Białystok przeszedł w ręce rodziny Wiesiołowskich. Piotr Wiesiołowski herbu Ogończyk zwany był przez współczesnych mu "baronem na Białymstoku". Jego syn, Piotr, właściciel Białegostoku w latach 1556-1621, był najbardziej zasłużonym dla miasta gospodarzem. Powiększył dobra o nowe wsie, folwark oraz zamek. W 1615 roku, po dwóch latach piastowania godności Marszałka Wielkiego, zainicjował i sfinansował budowę kościoła barokowego, obecnej kaplicy przy kościele Farnym.

Po bezpotomnej śmierci ostatniego z Wiesiołowskich - Krzysztofa w 1645r. dobra białostockie, na mocy testamentu, przeszły na własność Rzeczypospolitej i jako królewszczyznę włączono je do starostwa tykocińskiego.

W 1659 r. Stefan Czarniecki otrzymał spustoszony w czasie potopu szwedzkiego Białystok, wraz ze starostwem Tykocin, jako nagrodę za zasługi wojenne. Czarniecki przekazał prawa do tych ziem swojej córce. Córka Czarnieckiego - Katarzyna Aleksandra od 1654 r. była żoną Jana Klemensa Branickiego - dziadka powszechnie znanego dziś w Białymstoku, jego imiennika.

Dopiero syn Katarzyny i Jana, Mikołaj, jako pierwszy osiadł na stałe w Białymstoku. Na podwalinach zamku obronnego, zbudowanego jeszcze za czasów Piotra Wiesiołowskego młodszego, zaczął przebudowę gotyckiego zamku obronnego na barokowy pałac. Stefan Mikołaj Branicki uzyskał prawa miejskie dla swojej rezydencji w 1691 r. od króla Jan III Sobieskiego.

To właśnie z osobą Jana Kazimierza vel Klemensa, prawnuka Czarnieckiego, wiążą się "złote lata" miasta. Jan Klemens II Branicki rządził dobrami białostockimi od roku 1709 do swojej śmierci w 1771 roku. Sprawował on najwyższe urzędy w państwie: był hetmanem wielkim koronnym, kasztelanem krakowskim, pierwszym świeckim senatorem Rzeczpospolitej i wreszcie kontrkandydatem Stanisława Augusta Poniatowskiego do tronu polskiego. Białystok był dla Branickiego oczkiem w głowie. Zdarzało się, że sam opracowywał instruktaże dla miasta, uzgadniał z budowniczymi projekty, by uwzględniały jego życzenia i gusty. Każdy drobiazg był dobrze przemyślany i urzekał pięknem. Hetman Branicki ufundował m.in. szpital, cekhauz (na pomieszczenie sprzętu przeciwpożarowego) i utrzymywał Wojskową Szkołę Inżynierii i Budownictwa, która kształciła oficerów oraz Szkołę Akuszerii. Jego żona Izabela Branicka z Potockich ufundowała w 1773 r. Szkołę Akademicką i bursę.

J. K. Branicki nadał ostateczny kształt pałacowi i zespołowi parkowo-ogrodowemu, zwanemu już od XVIII wieku "Wersalem Podlaskim". Dzięki jego staraniom Białystok w 1749 r. otrzymał przywilej miejski na prawie magdeburskim nadany przez króla Augusta III Sasa. Było to tylko formalne potwierdzeni stanu faktycznego, bowiem Białystok od co najmniej półwiecza pełnił rolę ośrodka miejskiego.

J. K. Branicki roztoczył mecenat nad wieloma artystami i naukowcami, którzy licznie przybywali do Białegostoku. Dzięki czemu zyskał on renomę ważnego ośrodka kulturalnego. W latach 1750-1771 działał tu teatr dworski, w którym gościnnie występowały największe gwiazdy operowe ówczesnych czasów. Po pożarze w 1753 roku miasto zostało przebudowane według planu architektonicznego, opartego na wzorach francuskich i saskich. Z tamtego kresu przetrwał m.in. Ratusz Miejski. Przepych rezydencji doskonale odzwierciedlał niespełnione ambicje ostatniego z Branickich. Było to rekompensatą za przegraną elekcję o tron polski.

J. K. Branicki jest dzisiaj uznawany za patrona miasta. Tego magnata-dobroczyńcę mieszkańcy czczą hucznymi obchodami jego imienin, rozpoczynającymi Dni Białegostoku. W czerwcowy wieczór na pałacowym dziedzińcu pośród fajerwerków, koncertów i parad zjawia się ponoć duch samego Jana Klemensa.

Po śmierci J.K. Branickiego w roku 1771, Białystok przechodzi w ręce Potockich, a po drugim rozbiorze Polski w 1795 Ci sprzedają go rządowi pruskiemu. W 1802 r. utworzono Obwód Białostocki, który wszedł w skład Cesarstwa Rosyjskiego, w 1842 miasto wcielono do guberni grodzińskiej (przez co miasto straciło tę odrobinę autonomii jaką była możliwość wpływu Polaków na obejmowanie urzędów).Mieszkańcy czynnie włączyli się w kampanię napoleońską 1812 r. zawiązując konfederację pod przewodnictwem miejscowego obywatela Zawadzkiego.

Białystok powoli zaczął nabierać znaczenia jako ośrodek przemysłu włókienniczego. Impulsem do rozwoju w tym kierunku było ustanowienie granicy celnej między Królestwem Polskim a Cesarstwem w 1834 r. Miasto otrzymało wtedy potoczną nazwę - "Manchester Północy". W 1851 r. zniesiono granicę celną. Czego wynikiem był spadek liczby manufaktur. Na dalszy rozwój miasta wpłynęło otwarcie w 1862 r. linii kolei warszawsko - petersburskiej. W tym okresie liczba ludności drastycznie wzrosła, gdyż do miasta ściągali Rosjanie, Żydzi i Niemcy. Było to jedną z przyczyn powstania języka Esperanto stworzonego przez mieszkańca Białegostoku - Ludwika Zamenhofa. Pomimo działań rosyjskiej cenzury nadal zakładano polskie stowarzyszenia kulturalne, wystawiano sztuki teatralne w języku polskim. Jednym z najbardziej widocznych efektów działalności niepodległościowej była budowa kościoła Farnego (wg projektu Józefa Piusa Dziekońskiego). Wzniesiono go jako przybudówkę do starego kościoła Wiesiołowskich, ponieważ władze carskie nie dawały pozwolenia na budowę nowego.

Po wybuchu I Wojny Światowej linia frontu przez wiele miesięcy była daleko od Białegostoku. W 1915 r. miasto zajęły wojska niemieckie i pozostały w nim aż do 19 lutego 1919 r., kiedy to zakończyły swą ewakuację. Ich miejsce zajęły oddziały wojsk polskich. Białystok, pomimo iż został stolicą nowo utworzonego województwa i że nadal był ważnym węzłem komunikacyjnym dróg wiodących z południa na północ i ze wschodu na zachód, to nie spełniał już roli ośrodka oświaty i kultury promieniującego na cały region.

W 1919 r. obszar miasta wzrósł do 41 km2, utworzono tzw. "Wielki Białystok". Po ofensywie, w dniu 28 VII 1920 r. w zajętym przez bolszewików Białymstoku powołano Tymczasowy Komitet Rewolucyjny Polski na czele z Polakami w służbie Moskwy: Feliksem Dzierżyńskim (założycielem Czeka), Feliksem Konem, Julianem Marchlewskim i Edwardem Próchniakiem. Mieli oni po zdobyciu Warszawy przez bolszewików, ogłosić się jako nowy rząd Polski. Ostatnim krwawym aktem tej okupacji było zamordowanie 16 obywateli Białegostoku. Było to 20 sierpnia - na dwa dni przed wyzwoleniem, które nastąpiło 22 sierpnia 1920 r.

Okres międzywojenny to przede wszystkim uporządkowanie chaotycznej zabudowy (wynik okresu zaborów), nowe parki miejskie, także początek budowy kościoła Świętego Rocha - symbolicznego pomnika odzyskania niepodległości.

W drugiej połowie lat 20-tych i w latach 30-tych podjęto próbę modernizacji centrum Białegostoku, m.in. poprzez stworzenie reprezentacyjnej dzielnicy administracyjno-urzędowej, z siedzibą wojewody w pałacu Branickich - jako jej centrum. W ramach tego projektu zbudowano gmachy Izby Skarbowej i Sądu Wojewódzkiego. Kontynuując tradycje książęcego rodu Branickich stworzono w mieście wspaniały park imienia księcia Józefa Poniatowskiego.

II Wojna Światowa zaczęła się dla Białegostoku dużym ruchem wojsk i bombardowaniami częściowo tylko zakłócającymi tryb życia miasta. W wyniku napływu uchodźców liczba ludności wzrosła kilkakrotnie. Wojska niemieckie wkroczyły do Białegostoku 15 września 1939, jednak nie na długo. W wyniku paktu Ribbentrop-Mołotow z 23.08.1939 w dniu 22 września miasto zostało przekazane Armii Czerwonej i wcielone do Białoruskiej SRR. Sowieccy okupanci w okresie 19-miesięcznego pobytu w Białymstoku wymierzyli szeroko zakrojone akcje represyjne właściwie przeciwko wszystkim mieszkańcom miasta (nawet harcerzom i zuchom). Kilkadziesiąt tysięcy mieszkańców zostało zesłanych w głąb ZSRR, na Syberię i do Kazachstanu, z czego 90% zginęło w sowieckim łagrach, a także padło ofiarą mordu dokonanego na polskich oficerach w Katyniu. Próbowano na wszelkie sposoby zatrzeć ślady polskości, istniały nawet plany zamiany kościoła św. Rocha na cyrk. Realizację tych planów przerwało wkroczenie Niemców do Białegostoku 27 czerwca 1941 roku. Bataliony niemieckie spacyfikowały żydowską dzielnicę Chanajki, mordując kilka tysięcy jej mieszkańców, część z nich paląc żywcem w Głównej Synagodze. 22.08.1941 r., zgodnie z dekretem Hitlera, utworzono specjalny okręg białostocki "Bezirk Bialystok". Hitlerowcy zgrupowali ludność żydowską za murami getta na przełomie lipca i sierpnia 1941 roku. Pierwszej likwidacji getta w lutym 1943 roku przeciwstawili się jego mieszkańcy występując zbrojnie. 16 sierpnia 1943 roku druga likwidacja położyła kres walkom. Było to największe po warszawskim powstanie w getcie żydowskim.

Pod koniec lipca 1944 roku oddziały Armii Czerwonej wkroczyły do Białegostoku. Po zakończeniu II Wojny Światowej ważyły się losy przynależności państwowej Białegostoku. Ostatecznie jednak miasto przejęła administracja związanego ze Stalinem Polskiego Komitetu Wyzwolenia Narodowego. W Białymstoku nie zaprzestano walki zbrojnej wobec narzuconej Polsce ze wschodu władzy. Wiele osób za patriotyczną działalność zostało skazanych na karę śmierci, ciężkie więzienie czy zesłanie na Syberię. To właśnie na białostocczyźnie trwał najdłużej zbrojny opór przeciw okupantowi.

Wycofujący się Niemcy i wkraczający Rosjanie zniszczyli zabudowę Białegostoku w 80%. Potencjał przemysłowy miasta spadł o 74%. Przed wojną żyło w mieście ponad 100 tys. ludzi, a w 1946 wraz z przesiedleńcami z Wilna, Nowogródka i Grodna - 57 tys. Najeźdźcy konsekwentnie wyniszczali wykształconą i aktywną ludność polską organizując masowe egzekucje i wywożąc do obozów koncentracyjnych. Pomimo końca wojny terror i grabieże ze strony okupanta w Białymstoku nie ustały, a wręcz nasiliły się, gdyż wojska sowieckie traktowały Białystok na równi z miastami niemieckimi, wywożąc urządzenia przemysłowe i rabując mieszkańców.

Powojenny Białystok liczył około 40 tys. osób. Do zajętego przez Rosję miasta powracało życie. Białystok zaczął się podnosić ze zniszczeń. Powstały nowe osiedla oraz arterie komunikacyjne, odrestaurowano zabytki, odtworzono przemysł włókienniczy, rozwinął się przemysł spożywczy, budowlany, szklarski, drzewny, metalowy i elektroniczny.

Współcześnie Białystok jest znaczącym ośrodkiem nauki, kultury i przemysłu. Miasto liczy obecnie ok. 300 tys. mieszkańców.