Историята на Виена е дълга и разнообразна. Заселването на територията на днешна Виена започва по време на неолита, с разпространението по Дунав на земеделието и скотовъдството (VI хилядолетие пр.н.е.), за което Виенската котловина предоставя оптимални условия: плодородни почви, изобилни водни източници и благоприятен климат. Най-значимото доримско селище е това на хълма Леополдсберг, чиято история започва в средата на бронзовата епоха и завършва буквално две поколения преди идването на римляните.
Историята на самата Виена като населено място започва в средата на I век с началото на строителството на територията на днешния стар град на преден пост на XV римски легион. Той получава името от келтски произход Виндобона. Паралелно с военния лагер започва да се развива и малък град. Археологическите разкопки не потвърждават версията за наличие на територията на днешния стар град на каквото и да било доримско селище.
В началото на V век Виндобона преживява голям пожар, а към края на същия век римляните напускат тези места.
Фактът, че в днешно време топографията на центъра на Виена включва в себе си на практика цялата топография на военния лагер Виндобона, говори за това, че непосредствено след изтеглянето на римляните на това място живеят хора, които вероятно намират убежище край запазените тогава стени и използват останалите след римляните материали за построяването на жилища.
От 16 век Виена става столица на многонационалната държава на австрийските Хабсбурги. От 17 и особено през 18 век е център на многобройната придворна бюрокрация. От 18 век във Виена започва да се развива манифактурна промишленост (текстилно производство и производство на луксозни стоки). Градът се превръща във водещ център на европейската култура, особено на музиката.
През 1805 и 1809 г. Виена на два пъти е заета от войските на Наполеон. През 1805 г., с разпадането на Свещената Римска империя, градът става столица на Австрийската империя, а по-късно на заместилата я Австро-унгарска империя. Играе важна роля в европейската и световна политика — през 1814 г. в града се провежда Виенския конгрес, изменил из основи политическата карта на Европа.
През първата половина на 19 век, с появата на стила Бидермайер, основоположници на който са известни виенски композитори, художници и театрални дейци, градът развива стремително културата и изкуствата. Епохата на стила бидермайера завършва с революцията от 1848 г., в която жителите на града взимат активно участие. В края на 19 век културата, науката и образованието във Виена продължават да процъфтяват. Световна известност получаватВиенския университет и Академията на науките. През 1897 г. представители на виенската бохема създават групата Виенски сецесион, в която влизатКоломан Мозер, Густав Климт и Ото Вагнер.