Abitata sin dal Neolitico, Cagliari fu piazzaforte ed emporio nel periodo fenicio-punico ed in epoca romana. Durante il periodo cartaginese diventa sempre più un punto commerciale importante. Nel periodo romano il porto di Cagliari è il principale terminale per i prodotti dell'isola; sotto Marco Aurelio la città raggiunge i ventimila abitanti.
Dall'ottocento circa la città si regge con un governo autonomo; in quel periodo il nucleo urbano fu trasferito dietro lo stagno di Santa Gilla e fu dotato di cinta muraria per proteggere la popolazione dalle incursioni. Nel 1189 i pisani attaccano Cagliari, distruggono Santa Igia e si insediano su un colle, l'odierno Castello dove il governo pisano costruisce mura torri e bastioni, ancora ben visibili.
Nel 1297 la Sardegna e la Corsica passano a Giacomo II d'Aragona. Gli Aragonesi occupano il Castello e scacciano i pisani, impedendo ai sardi di risiedere entro le mura del Castello: potevano entrare durante il giorno ma dovevano uscirne al tramonto. Nel 1717 la Sardegna viene concessa all'Austria. L'anno seguente la Sardegna è ceduta a Vittorio Amedeo II di Savoia. Di questo periodo si ricorda: l'ampliamento del collegio gesuitico di S. Croce, alcuni interventi nel Palazzo Viceregio, il progetto della basilica di Bonaria, il piano per la ristrutturazione delle saline, la sistemazione della darsena e del molo di levante.
Nel 1794 scoppia a Cagliari una sollevazione anti-piemontese, ricordata ancora oggi col nome di "Sa Die de sa Sardigna". A furor di popolo, il 7 maggio, i piemontesi furono spinti verso il porto, costretti ad imbarcarsi e scacciati dall'isola.
Nel 1847 il Consiglio generale del Comune di Cagliari chiede al re Carlo Alberto che i popoli sardi siano "compresi nella lega italica doganale" e "pareggiati ai sudditi del Continente": il sovrano firma a Genova l'atto di fusione.
Nella seconda guerra mondiale, l'importanza strategica del suo porto e dell'avioscalo di Elmas negli scontri aerei e navali nel Mediterraneo, inflisse a Cagliari la tragica esperienza dei bombardamenti dal cielo, con gran numero di morti e vastissime distruzioni dell'abitato. La città fu insignita nel 1950 della medaglia d'oro al valor militare.
Ricostruita ed accresciuta, dal 1949 Cagliari è il capoluogo della Regione Autonoma della Sardegna.
Oggi Cagliari è il fulcro di un'area metropolitana che comprende diversi centri e nella quale vivono stabilmente circa 400.000 persone.
Monte Urpinu, Monte Claro, Monte Mixi, il Colle di Bonaria, il Colle di S. Michele, S. Elia, Tuvixeddu e Castello, sono gli otto colli della città, mentre il Castello, la Marina, Stampace e Villanova sono i quartieri storici di Cagliari.
Il Castello sorge in posizione dominante su tutta la città e la connota in maniera inequivocabile tanto che Cagliari è chiamata, in sardo, "Casteddu". Le due torri pisane, i bastioni, la Cattedrale, il Palazzo Viceregio, l'ex Regio Arsenale, le strade lunghe e strette con il selciato, gli antichi edifici con i balconi spagnoleggianti in ferro battuto, le botteghe degli artigiani e degli antiquari, riportano di continuo al passato.
Molentargius e S.Gilla sono i due stagni della città: queste due aree rivestono una notevole importanza naturalistica per la presenza di un'avifauna varia e di numerose specie rare. Lo stagno di Molentargius è una delle tre zone europee dove i fenicotteri nidificano stabilmente: nel 1977 la convenzione di Ramsar sancì il suo inserimento fra le aree protette di interesse internazionale e oggi si lavora per trasformare l'area in un parco.
Le scogliere calcaree del capo Sant'Elia, il promontorio della Sella del Diavolo la bianca e sottile sabbia del Poetto, una spiaggia lunga più di sette Km, il mare del golfo ancora cristallino, nonostante si trovi all'interno di un'area urbana, contribuiscono all'unicità del paesaggio urbano di Cagliari.