Melbourne được thành lập vào năm 1835 bởi những người khai hoang đến từ vùng Van Diemen (Tasmania). Nó được xây dựng trên đất của người Kulin, cư dân bản địa của vùng đất này. Melbourne là thủ phủ đầu tiên của quận Port Phillip, New South Wales và sau đó là thuộc địa tách biệt của bang Victoria. Việc tìm thấy vàng ở Victoria vào thập niên 1850 đã dẫn đến một làn sóng tìm vàng ở Victoria, Melbourne nhanh chóng trở thành một trung tâm cảng biển và dịch vụ. Sau đó, nó trở thành trung tâm sản xuất hàng đầu của Úc. Suốt thập niên 1880, Melbourne là thành phố lớn thứ hai của Đế quốc Anh, và được biết đến với cái tên "Melbourne kỳ diệu" (Marvellous Melbourne). Kiến trúc thời Victoria hiện diện khắp nơi ở Melbourne và ngày nay thành phố này là nơi có nhiều nhất những kiến trúc thời đại Vitoria còn tồn tại so với các thành phố khác trên khắp thế giới ngoại trừ Luân Đôn.

Vào ngày 1 tháng 1 năm 1901, Melbourne đã trở thành Thủ đô của Liên bang Úc. Quốc hội Liên bang đầu tiên được thành lập vào ngày 9 tháng 5 ở Tòa nhà Triển lãm Hoàng gia. Trụ sở chính phủ và thủ đô của quốc gia được đặt ở Melbourne cho đến năm 1927, khi nó được chuyển đến Canberra. Melbourne tiếp tục phát triển trong suốt nửa đầu thế kỷ 20, đặc biệt với các dân di cư sau Chiến tranh thế giới thứ hai và uy tín trong việc tổ chức Thế vận hội mùa hè 1956 vào năm 1956. Ngay cả sau khi thủ đô chính trị được dời đến Canberra, Melbourne vẫn tiếp tục là trung tâm kinh doanh và tài chính cho đến thập niên 1970, khi nó bắt đầu đánh mất vị trí dẫn đầu vào tay Sydney. Thêm vào đó, Melbourne cũng là một trung tâm phát triển của các loại hình nghệ thuật.

Vào thập niên 1980, Melbourne trải qua một cuộc khủng hoảng do nạn chảy máu nhân lực cho New South Wales và Queensland. Vào thập niên 1990, chính phủ của Thủ hiến Jeff Kennett thuộc Đảng Tự do tìm cách thay đổi xu hướng trên bằng sự phát triển các tòa cao ốc công cộng mới (như Viện bảo tàng Melbourne, Trung tâm Triển lãm và Hội nghị Melbourne, Crown Casino), và việc quảng bá những sự kiện, thành tựu xuất sắc của Melbourne ra bên ngoài và cộng đồng cư dân Melbourne. Việc làm này được tiếp tục dưới chính phủ của thủ hiến đương nhiệm, Steve Bracks, thuộc Đảng Lao động.