Antiquité
La ville n'est pas mentionnée par le géographe grec Ptolémée d'Alexandrie au IIe siècle après J.-C., malgré la présence d'une localité nommée Ourkinion dans la Cinarca voisine. Or c'est vraisemblablement à cette époque que la ville d'Ajaccio connut son premier développement. En cette période de prospérité au sein du bassin méditerranéen (la Pax Romana), le besoin d'un véritable port à même d'accueillir de grands bâtiments à l'aval des différentes vallées qui aboutissent dans le golfe se fit probablement sentir (d'importantes découvertes archéologiques sous-marines récentes d'embarcations romaines tendent à le confirmer).
D'autres fouilles menées récemment ont permis la découverte d'importants vestiges paléochrétiens de nature à considérablement réévaluer à la hausse la taille de l'agglomération ajaccienne dans la deuxième partie de l'Antiquité et au début du Moyen Âge. La ville était en tous cas suffisamment notable pour être déjà le siège d'un diocèse, mentionné par le pape Grégoire le Grand en 591. La cité était alors située plus au nord que l'emplacement choisi plus tard par les génois, à l'emplacement des quartiers actuels de Castel Vecchio et Sainte-Lucie.
Époque médiévale et génoise
Il est établi qu'à partir du VIIIe siècle la ville, à l'instar de la plupart des autres communautés côtières corses, déclina fortement et disparut presque complètement. Néanmoins, on sait qu'un château et une cathédrale étaient toujours en place en 1492 et que cette dernière ne fut démolie qu'en 1748.
À la fin du XVe siècle, les Génois désireux d'affirmer leur domination sur le sud de l'île décidèrent de rebâtir la ville d'Ajaccio. Plusieurs sites furent alors considérés : la Pointe de la Parata (non retenue car trop exposée aux vents), l'ancienne ville (considéré finalement comme insalubre à cause de la proximité de l'étang des Salines), enfin la Punta della Lechia sur laquelle le choix a été arrêté.
Les travaux débutèrent le 21 avril 1492. La ville se développa rapidement et devint la capitale administrative de la province de l'Au Delà Des Monts (plus ou moins l'actuelle Corse-du-Sud), Bastia demeurant la capitale de l'île entière.
D'abord une colonie peuplée exclusivement de Génois, la ville s'ouvre lentement aux Corses, même si pratiquement jusqu'à la conquête française, les Ajacciens légalement citoyens de Gênes, se distingueront très volontiers des paesani insulaires, ces derniers habitant principalement le Borgu, faubourg à l'extérieur des remparts de la cité (l'actuelle rue Fesch en était l'artère principale).
Le rattachement à la France
Ajaccio fut occupée par les Français de 1553 à 1559, puis passa définitivement à la France en 1769 : après avoir vaincu l'armée royale à Borgo en octobre 1768, les patriotes de Pascal Paoli sont battus en mai 1769 à Ponte-Novu.
La ville fut faite par Napoléon Ier, qui en était originaire, la capitale de l'unique département de l'île au détriment de Bastia. C'est au cours des XIXe et XXe siècles qu'Ajaccio rattrapa son retard sur cette dernière et devint la ville la plus peuplée de l'île.
Au XIXe siècle, Ajaccio est une station d'hivernage très prisée de la haute société de l'époque, particulièrement anglaise, à l'instar de Monaco, Cannes, Nice. Une église anglicane fut même bâtie.
Le premier bagne pour enfants de France fut construit à Ajaccio en 1855 : la colonie horticole de Saint Antoine. C'était une colonie correctionnelle pour jeunes délinquants, (de 8 à 20 ans) établie en vertu de l'article 10 de la loi du 5 août 1850. Près de 1200 enfants venus de toute la France y séjournèrent jusqu'en 1866, date de sa fermeture. Cent soixante d'entre eux y périrent, victimes des conditions sanitaires déplorables et de la malaria qui infestait les zones insalubres, qu'ils étaient chargés d'assainir.
En 1862, Ajaccio cède une partie de son territoire, conjointement avec Alata, pour former la nouvelle commune de Villanova.
Le 9 septembre 1943, Ajaccio se soulève massivement contre l'occupant nazi et devient ainsi la première ville française libérée de la domination allemande. Le général de Gaulle se rend à Ajaccio le 8 octobre 1943, et déclare : "Nous devons sur le champ tirer la leçon de la page d'histoire que vient d'écrire la Corse française. La Corse a la fortune et l'honneur d'être le premier morceau libéré de la France ; ce qu'elle a fait éclater de ses sentiments et de sa volonté, à la lumière de sa libération, démontre que ce sont les sentiments et la volonté de la Nation tout entière".
Depuis le milieu du XXe siècle, Ajaccio a connu un développement important. La cité impériale a connu un accroissement démographique et un étalement urbain considérable. Aujourd'hui capitale de la Corse et principale agglomération de l'île, elle cherche à s'affirmer comme une véritable métropole régionale.