Habitada desde antiguo por los vacceos, el pueblo más culto y más adelantado en la agricultura de las tribus celtíberas. Los romanos hacen de Pallantia una de las ciudades más prósperas de la cuenca media del Duero, desaparecen en el año 70 a. d. C., tras el triunfo de Pompeyo, que pone fin a las guerras celtibéricas.

Con la invasión romana, Pallantia brilló notablemente combatiendo a los conquistadores del mundo. Durante ese periodo de dominación romana, los celtíberos vacceos combatieron denodadamente por la independencia de la metrópoli. La ciudad sufrió dos asedios en represalia por la ayuda prestada a Numancia; rendida ésta, Palencia corrió al final la misma suerte. En el subsuelo de Palencia se han encontrado numerosos vestigios de la época romana, mosaicos, estelas, objetos de cerámica, etc.

Continuó teniendo importancia durante la época de los monarcas visigodos. En la provincia de Palencia se conservan dos de las escasísimas edificaciones visigóticas: San Juan de Baños y la cripta de la Catedral, dedicada a San Antolín; también tenemos el mayor número de necrópolis de esta época como la antigua Pisoraca en Herrera de Pisuerga.

Los árabes dejaron también sus huellas, aunque más difusas y en su paso por la península en el 711 atravesaron la provincia de sur a norte. Pronto llegaría la despoblación. El reinado de Alfonso II estuvo jalonado de enfrentamientos con los musulmanes; pobladores cristianos llegaron por entonces a las tierras norteñas palentinas; de esa repoblación surgieron las primeras aldeas y una de las más importantes es Brañosera el más antiguo fuero que se conoce fechado en el año 824.

Merece la pena destacar el reinado de Sancho el Mayor, rey de Navarra y Conde de Castilla que hizo resucitar a Palencia de sus ruinas.

A partir de entonces siguió una época de preponderancia de los obispos; Palencia fue importante sede episcopal, hecho que favorecería el auge del Camino de Santiago, que cruza la provincia de este a oeste, haciendo posible la restauración de la ciudad.

En el siglo XII se celebraron dos Concilios en 1113 y 1124 al que asisten los reyes de Castilla.

Esta capital alcanza su cenit bajo el reinado del vencedor de las Navas de Tolosa. Alfonso VIII instituye el primer concejo libre después de haber dado a los vecinos un Alcalde de hermandad y haber dividido la jurisdicción del Cabildo en un barrio formado a extramuros de la ciudad, el que hoy se conoce como el barrio de "la puebla".

Con este monarca se produce el auge económico y también cultural; él junto con el obispo Tello Téllez de Meneses fundaron los primeros Estudios Generales de España, que pasaron a ser la primera Universidad española (1208), contando con un alumno de excepción: Domingo de Guzmán. Por diversos avatares posteriores, la Universidad desapareció de Palencia.

El Cid tuvo un solar en esta ciudad, parte del cual se dedicó a Lazareto, fundando la primera leprosería de España; en este lugar se encuentra hoy la iglesia de San Lázaro.

No podemos olvidar el heroico episodio de las mujeres palentinas contra las tropas del duque de Lancaster, cuando en el año 1388 la ciudad se encontraba desprotegida de hombres, ocupados en guerras lejos de sus tierras. Por esta hazaña el rey Don Juan I concedió a las mujeres de esta tierra licencia para usar banda de oro sobre el corpiño y lazo del mismo color en el cabello, costumbre que aún perdura en el traje regional palentino.

En la guerra de las Comunidades Palencia tomó parte en la defensa de la autonomía de los concejos,  por lo que toda esta tierra vivió terribles y sangrientos episodios.

La decadencia histórica comenzó a finales del siglo XVII, si bien durante la guerra de la Independencia la ciudad jugó un importante papel, siendo uno de sus hijos, el General Amor, uno de los héroes en la lucha contra los franceses.

En nuestros tiempos, acontecimientos de cierta trascendencia son el haberse constituido la ciudad en capital y sede para la empresa, de transformar social y económicamente la Tierra de Campos, y el indudable despegue industrial de la ciudad y comarca desde la época de los setenta