Nhiều nhóm dân du mục có mặt ở Xibia từ rất xa xưa ví dụ Yenet, Nenet, Hung Nô, Uyghur. Người Khiết Đan cũng chiếm một phần của khu vực. Hãn (Khan) vùng Xibia ở gần Tobolsk ngày nay được biết đến là nhân vật quyền lực lớn, đã từng phong tước cho Kubrat (một vị vua người Bulgaria) là Khả hãn (Khagan) vùng Avaria năm 630. Đế quốc Mông Cổ xâm chiếm nơi này vào thế kỷ 13 và cho vùng đất này quyền tự trị, gọi là Hãn quốc Xibia.

Với sự diệt vong của hãn quốc Kim Trướng, Khả hãn tự trị của Sibir được hình thành vào cuối thế kỷ 15. Bộ lạc Yakut nói tiếng Turkic di cư về phía bắc từ khu vực hồ Baikal dưới áp lực của các bộ lạc Mông Cổ trong thế kỷ 13 đến 15. Siberia vẫn là một khu vực dân cư thưa thớt. Nhà sử học John F. Richards đã viết: "Thật sự rất đáng nghi ngờ khi biết rằng tổng dân số Siberia hiện đại ban đầu vượt quá 300.000 người".

Vào thế kỷ 16, thế lực lớn mạnh của nước Nga ở phía tây bắt đầu làm suy yếu Hãn quốc Xibia. Đầu tiên, những nhóm thương nhân và người Cô-dắc xâm nhập khu vực, rồi quân đội Nga xây dựng những tiền đồn tiến xa dần về phía đông để bảo vệ những người định cư mới di cư từ lãnh thổ Nga bên châu Âu. Những thị trấn như Mangazeya, Tara, Yeniseysk và Tobolsk (trung tâm vùng Siberi, cuối cùng trở thành thủ phủ thực tế của Siberia từ năm 1590) bắt đầu hình thành và phát triển. Vào thời điểm này, Sibir là tên của một pháo đài tại Qashlik, gần Tobolsk. Gerardus Mercator, trong một bản đồ xuất bản năm 1595, đánh dấu Sibier là tên của một khu định cư và lãnh thổ xung quanh dọc theo một nhánh bên trái của Ob. Các nguồn khác cho rằng bộ lạc Xibe, một dân tộc Tungusic bản địa, đã kháng cự quyết liệt đối với sự bành trướng của Nga bên kia dãy Urals. Một số người cho rằng thuật ngữ "Siberia" là một từ ngữ của dân tộc học của họ.

Cho đến giữa thế kỷ 17, vùng kiểm soát của nước Nga đã chạm đến bờ Thái Bình Dương. Khoảng 230.000 người Nga đã định cư ở Xibia vào năm 1709. Các thế kỷ tiếp theo, Xibia nhìn chung vẫn là vùng đất không người ở và chưa được khám phá. Chỉ có rất ít chuyến thám hiểm và những người buôn bán sống ở đây. Một nhóm người khác bị đưa đến đây sinh sống là những tù nhân đến từ phía tây nước Nga hoặc những vùng đất bị Nga cai trị, ví dụ như Ba Lan.

Tuyến đường sắt xuyên Xibia xây dựng từ 1891-1903 là thay đổi to lớn cho "vùng đất đang ngủ yên" này. Tuyến đường đã nối liền Siberia với những miền phía tây nước Nga đang công nghiệp hoá nhanh chóng dưới thời sa hoàng Nikolai II của Nga (r. 1894-1917). Khoảng bảy triệu người chuyển đến Siberia từ Nga thuộc châu Âu trong khoảng thời gian từ 1801 đến 1914. Từ năm 1859 đến 1917, hơn nửa triệu người đã di cư đến vùng Viễn Đông Nga. Xibia có nguồn tài nguyên phong phú và dồi dào. Trong suốt thế kỷ 20, chúng được khai thác và nhiều khu dân cư công nghiệp mọc lên trong vùng.

Năm 1908, tại đây đã có một vụ nổ lớn, thường được biết đến với tên vụ nổ Tunguska. Vào lúc 7:15 sáng ngày 30 tháng 6 năm 1908, sự kiện Tunguska đã đốn hạ hàng triệu cây gần sông Podkamennaya Tunguska (Stony Tunguska) ở trung tâm Siberia. Hầu hết các nhà khoa học tin rằng kết quả này là do vụ nổ không khí của sao băng hoặc sao chổi. Mặc dù chưa tìm thấy miệng núi lửa nào, cảnh quan trong khu vực (dân cư thưa thớt) vẫn mang dấu vết của sự kiện này.

Trong những thập niên đầu của Liên Xô (đặc biệt là trong những năm 1930 và 1940), chính phủ đã sử dụng Xibia để quản lý một hệ thống trại cải tạo hình sự. Theo ước tính bán chính thức của Liên Xô, vốn không được công khai cho đến sau khi chính quyền Xô viết sụp đổ năm 1991, từ năm 1929 đến 1953, hơn 14 triệu người đã đi qua các trại và nhà tù này, nhiều người trong số họ ở Xibia. Bảy đến tám triệu người khác đã bị trục xuất nội bộ đến các vùng xa xôi của Liên Xô (bao gồm toàn bộ quốc tịch hoặc sắc tộc trong một số trường hợp).

Nửa triệu (516.841) tù nhân đã chết trong các trại cải tạo từ năm 1941 đến 1943 do thiếu lương thực do chiến tranh thế giới thứ hai gây ra. Ở các thời kỳ khác, tỷ lệ tử vong tương đối thấp hơn. Quy mô, phạm vi và cách thức hoạt động của các trại lao động cải tạo vẫn là chủ đề của nhiều nghiên cứu và tranh luận. Nhiều trại hoạt động ở những vùng cực kỳ xa xôi của vùng đông bắc Siberia. Các cụm nổi tiếng nhất bao gồm Sevvostlag (Trại Đông Bắc) dọc theo sông Kolyma và Norillag gần Norilsk, nơi 69.000 tù nhân sống vào năm 1952. Các thành phố công nghiệp lớn của Bắc Xibia, như Norilsk và Magadan, được phát triển từ các trại được xây dựng bởi các tù nhân và được điều hành bởi các cựu tù nhân.