Con la fine della Pax Romana, le mura dovettero essere rinforzate.
La città di Barcino (l'attuale Barcellona) fu fondata intorno al 10 a.C. come colonia romana. Dal piccolo insediamento cinto da mura intorno al monte Tàber si amministrava il territorio tra i fiumi Besòs e Llobregat.
In epoca iberica, l'insediamento più importante era Barkeno. La colonia romana di Iulia Augusta Faventia Paterna Barcino fu fondata dall'imperatore Ottaviano Augusto intorno al 10 a.C. I Romani che vi si stabilirono si dedicarono alla produzione di vino, al commercio marittimo e all'artigianato.
Aveva una cinta muraria ottagonale con quattro porte, che alla fine del III secolo, con la fine della Pax Romana, fu rinforzata con un secondo recinto dotato di 76 torri. Del periodo di fondazione si conoscono anche altre opere pubbliche, come l'acquedotto, che forniva acqua alla città e ai suoi sobborghi, e il tempio di Augusto, che presiedeva il foro.
Come tutte le città romane, Barcino era divisa in due strade principali che si incrociavano al centro, il decumanus maximus e il cardo maximus. Il centro del potere della città, nella sfera amministrativa, politica, religiosa e commerciale, era il foro. Le ultime scoperte archeologiche, risalenti al 2026, hanno riorientato il pensiero degli storici fino ad allora. Prima si pensava che fosse parallelo al mare, ora si ritiene che fosse orientato dal mare alla montagna. Al di fuori del nucleo circondato da mura, il territorio della colonia era occupato da numerose ville, che rifornivano la città e sostenevano il commercio.
Le Drassanes Reials, un esempio eccezionale di architettura gotica civile catalana.
Nel Medioevo, Barcellona raggiunse un certo grado di autonomia politica e fu testimone della nascita di un'arte architettonica romanica e gotica che possiamo ammirare ancora oggi.
Con l'unione dinastica della Contea di Barcellona e del Regno d'Aragona, nel XII secolo nacque la Corona d'Aragona. La centralità politica di Barcellona, insieme alla sua posizione nel commercio marittimo, la rese uno dei centri economici del Mediterraneo. Nel 1249 si realizzò il primo sistema di autogoverno comunale: il Consell de Cent. In seguito, fu anche la sede della Diputació del General, che sarebbe poi diventata la Generalitat de Catalunya.
La prosperità economica favorì la crescita urbana e la proliferazione di conventi, chiese, palazzi nobiliari, ospedali ed edifici gotici. Il quartiere ebraico divenne troppo piccolo e fu creato un secondo quartiere ebraico fuori dalle mura della città. L'arte romanica lasciò gradualmente il posto a quella gotica e, così come nel XIII secolo fu costruita la cappella di Santa Llúcia, il XIV secolo vide l'edificazione della chiesa gotica di Santa Maria del Mar, della Llotja de Mar, della cappella di Santa Àgata e del Saló del Tinell nel Palau Reial Major.
Alla fine del XIV secolo si decise di circondare la città con una nuova cinta muraria. Iniziò anche la costruzione dei Drassanes Reials (cantieri navali reali), un eccezionale esempio di architettura gotica civile catalana che oggi ospita il Museo Marittimo di Barcellona. Alla fine del XV secolo fu costruito un frangiflutti per dotare la città di un porto artificiale che oggi conosciamo come Port Vell.
Le fabbriche di tessuti indiani avrebbero poi lasciato il posto alla Barcellona industriale del XIX secolo.
Nonostante fosse allora una città sconfitta e repressa, la Barcellona del XVIII secolo conobbe una notevole crescita economica grazie al settore tessile e manifatturiero.
Con il matrimonio, nel 1469, di Ferdinando II d'Aragona e Isabella I di Castiglia, Barcellona cessò di essere la sede del potere reale e perse la sua centralità politica. I monarchi cattolici introdussero l'Inquisizione e fecero fuggire da Barcellona gli ebrei convertiti. Con la Controriforma furono costruiti nuovi edifici religiosi, come la chiesa di Betlem.
All'inizio del XVIII secolo, la guerra di successione oppose i sostenitori di Carlo d'Austria a quelli di Filippo di Borbone. Barcellona fu sconfitta dalle truppe borboniche nel 1714, i decreti di Nova Planta abolirono la Generalitat e il Consell de Cent, e il quartiere della Ribera fu raso al suolo per costruire la fortezza della Ciutadella, che avrebbe avuto la duplice funzione di difendere la città e di reprimerla.
Tuttavia, questo non impedì il verificarsi di una trasformazione economica decisiva, di pari passo con la nascita delle fabbriche di tessuti indiani. Nasce la città manifatturiera, che si sviluppa ancora all'interno delle antiche mura cittadine. Così, in quartieri come Sant Pere o il Raval, possiamo trovare un tipo di struttura industriale chiamata casa-fabbrica. Queste fabbriche avrebbero poi lasciato il posto alla Barcellona industriale del XIX secolo, che rappresenta uno dei segni distintivi principali della città.
La crescita della città è stata completata con l'annessione dei comuni della pianura di Barcellona.
La nascita della Grande Barcellona avvenne nell'era moderna: la città era cresciuta oltre la capacità delle sue mura e in Europa si afferma l'igienismo.
Nella prima metà del XIX secolo, la Barcellona liberale e le espropriazioni iniziarono a cambiare il volto di Barcellona. Nella seconda metà del secolo, nel contesto della fine della Prima Repubblica e della successiva restaurazione dei Borboni, l'abbattimento delle mura mise fine all'idea di città chiusa e aprì le porte alla crescita della città e alla sua modernizzazione. L'industria si era meccanizzata e Barcellona aveva nuove esigenze.
L'ingegnere Ildefons Cerdà presentò quindi il cosiddetto Piano Cerdà (1860), una proposta urbanistica per riformare la città, basata fondamentalmente sul suo ampliamento o allargamento (eixample in catalano). Da qui il nome Eixample, che sarebbe diventato uno dei dieci quartieri della città, caratterizzato da un tracciato stradale a griglia, con blocchi ottagonali di altezza standardizzata e angoli troncati.
Tra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX secolo, la crescita della città fu completata dall'annessione di otto comuni della pianura di Barcellona: Santa Maria de Sants, Les Corts, Sant Gervasi de Cassoles, Gràcia, Sant Andreu de Palomar, Sant Martí de Provençals, Horta e Sarrià. Nasce una nuova metropoli e, allo stesso tempo, il germe di quella che conosceremo come Barcellona metropolitana.
Un evento importante fu l'organizzazione dell'Esposizione Universale del 1888.
A Barcellona, l'ambito in cui il Modernismo si distingue maggiormente è nell'architettura, che offre al mondo opere tanto varie quanto uniche, con icone universali come Antoni Gaudí.
L'emergere della Grande Barcellona come nuova metropoli contemporanea è stato accompagnato da un movimento di innovazione artistica chiamato Modernismo. Sebbene si trattasse di una proposta che permeava tutti i campi artistici, l'architettura era particolarmente degna di nota, con nomi come Josep Puig i Cadafalch, Lluís Domènech i Montaner, Antoni Gaudí e il suo collaboratore Josep Maria Jujol.
L'architettura modernista di Barcellona dialoga con l'art nouveau europea, anche se la sua volontà di rimanere fedele alla tradizione e allo stesso tempo di proiettarsi in termini cosmopoliti non le permette di stabilire una continuità lineare, il che la rende altamente singolare.
Un evento importante di quel periodo fu la celebrazione dell'Esposizione Universale del 1888, grazie alla quale la nuova Barcellona fu formalmente presentata al mondo. Il luogo prescelto fu il parco urbano della Ciutadella, dove sorgeva la fortezza borbonica e dove fu eretto l'Arco di Trionfo. Animata dalla stessa volontà di affermarsi a livello internazionale, pur senza essere capitale, dopo la Settimana tragica e la Mancomunità di Catalogna, nel 1929 Barcellona ospitò l'Esposizione Internazionale a Montjuïc, dove venne costruito il Padiglione tedesco di Mies van der Rohe e Lilly Reich, simbolo dell’architettura moderna.
Il cosiddetto "modello Barcellona" è stato lodato e premiato a livello internazionale.
I Giochi Olimpici, dai quali è nato il marchio Barcellona '92, hanno dato impulso al rinnovamento della città e hanno aperto la strada al Forum Universale delle Culture.
Dopo gli anni bui del regime franchista, l'urbanistica e l'architettura di Barcellona affrontarono una nuova fase che, come già accaduto in passato con le Esposizioni del 1888 e del 1929, fu sostenuta da grandi eventi culturali e, in questo caso, sportivi.
Nel 1986, sei anni dopo aver ottenuto la democratizzazione dell'amministrazione comunale, Barcellona fu scelta per ospitare i Giochi Olimpici del 1992. La città si stava preparando ad aprirsi al mare riabilitando il lungomare industriale e costruendo la Vila Olímpica e il Port Olímpic a Poblenou. Vengono avviati progetti ambiziosi, come il tracciato delle circonvallazioni e l'ampliamento della metropolitana; la montagna di Montjuïc diventa un centro sportivo, con lo Stadio Olimpico e il Palau Sant Jordi. Il cosiddetto "modello Barcellona" è stato lodato e premiato a livello internazionale.
Analogamente, il Forum Universale delle Culture del 2004 ha trasformato la zona nord della città, dotandola di spazi pubblici e strutture monumentali come il Centro Congressi Internazionale, la pergola fotovoltaica, l'Edificio Fòrum e la Torre Glòries, inaugurata nel 2005 come parte di un nuovo progetto: il distretto 22@, dove emerge la Barcellona che continua a progredire e a proiettarsi nel futuro, coniugando innovazione tecnologica e sostenibilità.