Изначально Вена являлась кельтским поселением под названием Вен (Wien), происходящим от кельтского Ведуния (Vedunia), означавшее "река в лесах", основанным около 500 года до н. э. и расположенным на месте современного центрального округа города. В 15 году до н. э. город был завоёван XX легионом «Gemina» и превращён в форпост Римской империи, защищавший границы от нападений германских племён с севера. Изначально римский лагерь назывался Виндобона (Vindobona). В последний период римского владычества в Норике Виндобона называлась Фабианой (лат. Fabiana), по имени квартировавшей в ней фабиевой когорты (cohors Fabiana). Римляне занимали Виндобону вплоть до V века, после чего он был сожжён.
Вокруг руин Вены начинают возникать жилища, а около 800 года строится Рупрехтскирхе — самая старая из сохранившихся церквей Вены. В 881 году город впервые упоминается под названием Вениа (Wenia). Следующие упоминания датируются 1030-ми гг. Выдержав несколько нападений славян и венгров, к X веку Вена стала важным торговым городом.
К середине XII века Вена становится резиденцией австрийских герцогов Бабенбергов. В 1155 году герцог Генрих II из рода Бабенбергов построил дом на площади Ам-Хоф. В 1137—1147 гг. была выстроена первая церковь на месте Собора святого Стефана; современный собор строился в XIII—XV веках. С 1278 года Вена — оплот династии Габсбургов. В 1469 году император Фридрих III добился от папы Павла II учреждения в Вене епископства (до 1469 Австрия духовно подчинялась епископу Пассау).
В 1529 году Вена безуспешно осаждалась турками. При почти 20-кратном превосходстве врага защитники Вены сумели одержать над ним решительную победу. Тяжкое поражение турецкой армии, какого она ещё не знала, положило конец стремительной экспансии Османской империи в Европу. Полтора века спустя, в 1683 году, союзные войска католических стран нанесли туркам ещё более сокрушительное поражение, после которого Османская империя навсегда отказалась от завоевательных походов, и именно после этого поражения начался её упадок.
В 1679 году в Вене разразилась эпидемия чумы. Население города, составлявшее 100 тыс. человек, уменьшилось на треть. В память об избавлении от эпидемии в центре города в 1693 году была воздвигнута Чумная колонна. Но уже 1713 год принёс новую волну болезни. Только в катакомбах под собором святого Стефана погребены 11000 жертв эпидемии. Об этом событии в истории города сегодня напоминает величественное здание Карлскирхе.
С XVI века Вена стала столицей многонационального государства австрийских Габсбургов; с XVII века и особенно в XVIII веке стала средоточием многочисленной придворной бюрократии. С XVIII века в Вене развивается мануфактурная промышленность (текстильное производство и производство предметов роскоши). В XVIII — начале XIX века Вена — важный центр мировой культуры, особенно музыкальной. В 1805 и 1809 гг. в Вену вступали войска Наполеона. В 1814 году в городе прошёл Венский конгресс, подвергший пересмотру политическую карту Европы.
В первой половине XIX в. с появлением стиля бидермейер, основоположниками которого стали известные венские композиторы, художники и театральные деятели, в Вене отмечается прогресс в сфере культуры и искусства. Вена превращается в общеевропейский музыкальный центр. Эпоха бидермейера завершилась революцией 1848 года, в которой жители Вены принимали активное участие.
В конце XIX в. культура, наука и образование в Вене продолжают процветать. Мировой известностью пользуется Венский университет и Академия наук. В 1897 году представители венской богемы создают группу Венский сецессион, в которую входили Коломан Мозер, Густав Климт и Отто Вагнер.
К началу XX в. Вена стала крупнейшим городом Европы с населением более 2 млн. человек (сейчас — 1,67 млн человек). Однако политические события в Европе стали переломными для Вены: с поражением Австро-Венгрии в 1918 году Вена утрачивает своё былое влияние.
Первая мировая война привела к падению дома Габсбургов и стала причиной упадка Вены, порождённого инфляцией и внутриполитической борьбой между социалистами и консерваторами. Муниципалитет, балансировавший между интересами масс и капитала, реализовал обширную программу строительства доступного жилья и городской инфраструктуры, но не мог предотвратить столкновения между партиями. В 1928 году в Вене начались массовые общественные беспорядки, унёсшие 89 жизней; в 1934 году вспыхнуло Февральское восстание. Режим австрофашизма, пришедший к власти в 1934 году, не смог сохранить независимость страны, и в ночь с 11 на 12 марта 1938 года в Вену вступили немецко-фашистские войска (см. «аншлюс»).
13 апреля 1945 года Вена была освобождена Советской армией. В июле 1945 года было подписано соглашение о зонах оккупации в Австрии и об управлении Веной. Город был разделён на 4 сектора оккупации: советский, американский, английский и французский; центр был выделен для совместной четырёхсторонней оккупации. Советские войска, занимавшие северо-восточные окраины города, покинули его в 1955 году. Во второй половине 1950-х гг. Вена вновь развернула массовое строительство муниципального жилья, в 1970—1980 годы была проведена серьёзная реконструкция центра города, в результате которой Вена избежала опасностей брюсселизации. В современной Вене базируются МАГАТЭ, ЮНИДО и многие другие международные организации (с)