Sơ đồ thành cổ Nam Định thời Pháp thuộc - một trong 4 thành trong Thăng Long tứ trấnGiao chiến tại thành Nam Định giữa thực dân Pháp và quan binh Nam Định. Khi Henri Rivière chỉ huy một hạm đội pháo thuyền nhỏ và một tiểu đoàn thủy quân đánh bộ xâm lược Nam Định, thành phố lớn thứ nhì ở Bắc Kỳ, trong Chiến tranh Pháp-Đại Nam diễn ra từ năm 1858 đến năm 1884

Nam Định là thành phố lâu đời có lịch sử lâu đời. Ngay từ thời Nhà Trần đã xây dựng Nam Định thành phủ Thiên Trường dọc bờ hữu sông Hồng, có 7 phường phố. Năm 1262, Trần Thánh Tông đổi hương Tức Mặc (quê gốc của nhà Trần) thành phủ Thiên Trường, sau đó phủ được nâng thành lộ. Năm Quang Thuận thứ 7 (1466), nhà Lê gọi là thừa tuyên Thiên Trường. Năm 1469 dưới thời vua Lê Thánh Tông, lần đầu tiên có bản đồ Đại Việt, Thiên Trường được đổi làm thừa tuyên Sơn Nam. Năm 1741, Thiên Trường là một phủ lộ thuộc Sơn Nam Hạ, bao gồm 4 huyện Nam Chân (Nam Trực), Giao Thủy, Mỹ Lộc, Thượng Nguyên. Năm 1831, là một phủ thuộc tỉnh Nam Định. Ngày nay là các huyện Giao Thuỷ, Xuân Trường, Nam Trực, Trực Ninh, Mỹ Lộc đều thuộc tỉnh Nam Định.

Cổng vào Văn Miếu Nam Định, nay đã không cònNgân hàng Nhà nước ở thành phố Nam Định thời Pháp thuộc, nay là chi nhánh tỉnh Nam Định của Ngân hàng Nhà nước Việt NamGa Nam Định thời Pháp thuộcẢnh chụp Bưu điện Nam Định thời Pháp thuộc, nay đã đổi sang kiến trúc khác

Dưới thời Nguyễn, Nam Định là một thành phố lớn cùng với Hà Nội và Huế.[2] Thời đó Nam Định còn có trường thi Hương, thi Hội, có cả Văn Miếu như Hà Nội. Nam Định được công nhận là thành phố dưới thời Pháp thuộc ngày 17 tháng 10 năm 1921, đã gần 100 năm, còn sớm hơn cả Vinh, Mỹ Tho, Quy Nhơn, Cần Thơ, hay thậm chí là Huế (1929). Về quy mô dân số nội thành so với các thành phố ở miền Bắc chỉ đứng sau Hà Nội và Hải Phòng[3] (đã có hơn 400.000 dân, mật độ dân số đạt 17.221 người/km² vào năm 2011). Từng có liên hiệp nhà máy dệt lớn nhất Đông Dương nên Nam Định còn được gọi là "Thành phố Dệt". Đây là thành phố có nhiều tên gọi chính và văn học: Thiên Trường, Vị Hoàng, Sơn Nam Hạ, Thành Nam, Non Côi sông Vị, thành phố Hoa Gạo, thành phố Dệt, thành phố lụa và thép (theo cách gọi của các nhà văn Ba Lan thời kỳ chiến tranh Việt Nam), thành phố bên sông Đào, Nam Định...

Nam Định là một trong số ít thành phố ở miền Bắc còn giữ lại được ít nhiều nét kiến trúc thời Pháp thuộc, có quán hoa, nhà Kèn, nhà thờ Lớn, các khu phố cổ từ thế kỷ XVIII-XIX, trong khi các tỉnh lỵ khác hầu hết được xây dựng và quy hoạch mới lại sau chiến tranh.[cần dẫn nguồn] Thành phố cũng từng có một cộng đồng Hoa kiều khá đông đảo vào giữa thế kỷ XIX chủ yếu đến từ tỉnh Phúc Kiến, đến nay con cháu họ vẫn sinh sống ở khu vực phố cổ: Hoàng Văn Thụ (Phố Khách), Lê Hồng Phong (Cửa Đông), Hai Bà Trưng (Hàng Màn, Hàng Rượu), Hàng Sắt, Bến Ngự, Bắc Ninh, Hàng Cau, Hàng Đồng, Hàng Đường...

Ngay sau khi Cách mạng Tháng Tám thành công, Chủ tịch chính phủ lâm thời Việt Nam Dân chủ Cộng hòa quy định trong Sắc lệnh số 77 ngày 21 tháng 12 năm 1945, Nam Định là thành phố đặt dưới quyền cấp kỳ (Bắc Bộ). Từ năm 1945 đến năm 1956, Nam Định là thành phố trực thuộc Trung ương. Ngày 3 tháng 9 năm 1957, sáp nhập thành phố Nam Định vào tỉnh Nam Định, là tỉnh lỵ tỉnh Nam Định. Ngày 8 tháng 8 năm 1964, chuyển 5 xã: Lộc An, Lộc Hạ, Lộc Hòa, Lộc Vượng, Mỹ Xá về huyện Mỹ Lộc quản lý.[4] Năm 1965, hai tỉnh Hà Nam và Nam Định sáp nhập thành tỉnh Nam Hà, thành phố Nam Định trở thành tỉnh lỵ tỉnh Nam Hà.[5] Ngày 13 tháng 6 năm 1967, Hội đồng Chính phủ quyết định sáp nhập toàn bộ huyện Mỹ Lộc vào thành phố Nam Định.[6]

Năm 1975, hai tỉnh Nam Hà và Ninh Bình sáp nhập thành tỉnh Hà Nam Ninh, thành phố Nam Định là tỉnh lỵ tỉnh Hà Nam Ninh, gồm 10 phường: Cửa Bắc, Năng Tĩnh, Nguyễn Du, Phan Đình Phùng, Quang Trung, Trần Đăng Ninh, Trần Hưng Đạo, Trần Tế Xương, Trường Thi, Vị Xuyên và 15 xã: Lộc An, Lộc Hạ, Lộc Hòa, Lộc Vượng, Mỹ Hòa, Mỹ Hưng, Mỹ Phúc, Mỹ Tân, Mỹ Thắng, Mỹ Thành, Mỹ Thịnh, Mỹ Thuận, Mỹ Tiến, Mỹ Trung, Mỹ Xá.[7] Ngày 27 tháng 4 năm 1977, sáp nhập 9 xã: Mỹ Thịnh, Mỹ Thuận, Mỹ Tiến, Mỹ Thành, Mỹ Hà, Mỹ Thắng, Mỹ Phúc, Mỹ Hưng, Mỹ Trung vào huyện Bình Lục.[8] Ngày 12 tháng 1 năm 1984, sáp nhập 2 xã Mỹ Trung và Mỹ Phúc thuộc huyện Bình Lục vào thành phố Nam Định.[9]

Ngày 23 tháng 4 năm 1985, chia phường Trường Thi thành 2 phường: Trường Thi và Văn Miếu; chia phường Năng Tĩnh thành 2 phường: Năng Tĩnh và Ngô Quyền; chia phường Cửa Bắc thành 2 phường: Cửa Bắc và Bà Triệu; chia phường Vị Xuyên thành 2 phường: Vị Xuyên và Vị Hoàng; chia phường Trần Tế Xương thành 2 phường: Trần Tế Xương và Hạ Long.[10] Những năm 1991-1996, tỉnh Hà Nam Ninh tách thành 2 tỉnh Hà Nam và Ninh Bình, thành phố Nam Định trở lại là tỉnh lỵ tỉnh Nam Hà.[4]

Từ ngày 6 tháng 11 năm 1996, tỉnh Nam Hà tách thành 2 tỉnh Nam Định và Hà Nam, thành phố Nam Định tiếp tục là tỉnh lỵ tỉnh Nam Định (chuyển 7 xã: Mỹ Thịnh, Mỹ Thuận, Mỹ Tiến, Mỹ Thành, Mỹ Hưng, Mỹ Hòa, Mỹ Thắng thuộc huyện Bình Lục của tỉnh Hà Nam về thành phố Nam Định quản lý).[11] Ngày 2 tháng 1 năm 1997, sáp nhập 2 xã Nam Phong và Nam Vân của huyện Nam Ninh (nay là 2 huyện Nam Trực và Trực Ninh) vào thành phố Nam Định.[12] Ngày 26 tháng 2 năm 1997, tách 11 xã: Mỹ Trung, Mỹ Hưng, Mỹ Hà, Mỹ Thắng, Mỹ Thịnh, Mỹ Tiến, Mỹ Thuận, Mỹ Thành, Mỹ Tân, Lộc Hòa để tái lập huyện Mỹ Lộc.[13] Ngày 6 tháng 9 năm 1997, chuyển xã Lộc Hòa của huyện Mỹ Lộc vào thành phố Nam Định.[14] Ngày 29 tháng 9 năm 1998, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định công nhận thành phố Nam Định là đô thị loại II.[15]

Ngày 9 tháng 1 năm 2004, thành lập phường Lộc Vượng trên cơ sở 420,07 ha diện tích tự nhiên và 7.962 nhân khẩu của xã Lộc Vượng; thành lập phường Lộc Hạ trên cơ sở 349,50 ha diện tích tự nhiên và 6.931 nhân khẩu của xã Lộc Hạ; thành lập phường Thống Nhất trên cơ sở 36,53 ha diện tích tự nhiên và 1.200 nhân khẩu còn lại của xã Lộc Vượng; 0,60 ha diện tích tự nhiên và 221 nhân khẩu còn lại của xã Lộc Hạ; 13,70 ha diện tích tự nhiên và 1.464 nhân khẩu của phường Quang Trung; 18 ha diện tích tự nhiên và 4.193 nhân khẩu của phường Vị Hoàng; thành lập phường Cửa Nam trên cơ sở 127,60 ha diện tích tự nhiên và 4.828 nhân khẩu của xã Nam Phong; 50 ha diện tích tự nhiên và 1.300 nhân khẩu của xã Nam Vân; thành lập phường Trần Quang Khải trên cơ sở 90,60 ha diện tích tự nhiên và 8.489 nhân khẩu của phường Năng Tĩnh[16]. Thành phố Nam Định có 20 phường và 5 xã.

Ngày 28 tháng 11 năm 2011, Thủ tướng Chính phủ công nhận thành phố Nam Định là đô thị loại I trực thuộc tỉnh Nam Định.[17] Ngày 16 tháng 7 năm 2019, chuyển 2 xã Lộc Hòa và Mỹ Xá thành 2 phường có tên tương ứng[18]. Thành phố Nam Định có 22 phường và 3 xã như hiện nay.