Området omkring Dortmund är mycket bördigt och detta gör att det tidigt togs i bruk som bosättning och att man därför har hittat fynd från tiden långt före vår tideräkning. Under senromersk tid följdes vägarna ofta av handelsmän, som använde sig av de handelsvägar som korsades inom det nuvarande stadsområdet. Från den tiden stammar den skatt bestående av bl.a. romerska guld- och silvermynt, som hör till de mest betydande fynden norr om Alperna. Under 800-talet växte ortens betydelse och kom så småningom att bli en viktig plats för den tidens politik. Sedan också ett ekonomiskt uppsving hade ägt rum, avskaffades mycket av beroendeställningen gentemot traktens härskare och Dortmund fick allt flera egna rättigheter. Denna utveckling sågs med avund av omkringliggande orter och resulterade i ett krig 1388. Staden kunde emellertid inte intas och de anfallande fick dra sig tillbaka. Ekonomiskt innebar det en påfrestning för staden, som inte hämtade sig förrän i början av 1400-talet. Att man då hade fått ordning på sin ekonomi bevisas av de storartade byggnader, som uppfördes efter 1420. Dortmund under 1300- och 1400-talen var en konstens och konstproduktionens stad med ett flertal målare, guldsmeder, stenhuggare och byggmästare, som var väl kända utanför stadens område.
Ställningen som enda autonoma riksstad i Westfalen innebar också en särställning gentemot andra städer i regionen. Dortmund hade under 1300-talet utvecklats till en av de viktigaste hansestäderna och utgjorde nu en tyngdpunkt i handeln med västra Europa. 1500-talet var också för Dortmund en händelserik tid. Reformation och motreformation var uttryck för kriser både inom tänkande och handel och alltsedan 1527 hade reformatoriska strävanden märkts i staden. Trots detta hade reformationen inte någon direkt framgång. Under trettioåriga kriget var Dortmund en luthersk stad med en katolsk kejsare som stadsherre, vilket innebar att man hade båda krigförande parter som fiende. Ett försök att hålla staden neutral hade inte heller stor framgång. Sedan 1630 var Dortmund ständigt besatt av de krigförande parternas trupper och var förpliktad att underhålla dem. Vid fredsslutet hade staden så stora skulder att dess ekonomi var helt körd i botten och staden ruinerad. Riksstaden Dortmund kunde inte hämta sig efter detta och dess betydelse som politiskt och ekonomiskt centrum upphörde.
Den franska revolutionen 1789 satte också sina spår i Dortmund. Det heliga romerska riket bröt samman och detta blev slutet för riksstaden Dortmund, som 1803 tillföll ätten Oranien-Nassau. Vid en senare uppdelning av området i departement utsågs Dortmund till huvudstad i Ruhrdepartementet och därmed också säte för förvaltande och dömande myndigheter. Under befrielsekrigen ställde man sig på Preussens sida och fick sedan Frankrike besegrats överta viss förvaltning inom den nybildade provinsen Westfalen. Dortmund var vid denna tid en mycket fattig stad med få innevånare och ett outvecklat näringsliv. En viss invandring gjorde att industrialiseringen påbörjades i liten omfattning. Det viktigaste ledet i industrialiseringen var införandet av ångmaskinen, som underlättade bl.a. stenkolsbrytningen. Från mitten av 1800-talet blev Dortmund centrum i Westfalens industriella utveckling med kol och stål som viktigaste komponenter. Under åren 1850 och 1876 lades grunden till det moderna Dortmunds ekonomi samtidigt som det också utgjorde början av stadens sociala tudelning genom järnvägslinjerna, där de södra delarna karaktäriserades av förekomsten av kol. Under 1870-talet tillkom flera industrier inom stålsektorn liksom ett flertal bryggerier.
Genom industrialiseringen av Ruhrområdet förändrades landskapsbilden vid floderna Ruhr och Emscher och ett industrilandskap bildades, som präglades av skorstenar, höga torn och fabriker. Samtidigt ökade befolkningstalen i området. Under början av perioden kunde man hämta arbetskraften från de närmaste omgivningarna, nu kom arbetarna från Tysklands östra delar och Polen. Under åren runt sekelskiftet uppfördes eller renoverades ett stort antal byggnader såsom rådhuset, nya synagogan, varuhus, bibliotek etc. Före första världskriget hade Ruhrområdet utvecklats till det folktätaste området i Europa och Dortmund hade blivit en av de viktigaste industriorterna i det dåvarande tyska riket. Under den ekonomiska världskrisen 1929 - 32 förlorade i Dortmund, som hade en ensidigt uppbyggd ekonomi, varannan arbetare sitt arbete. Det kom snabbt till demonstrationer och gatustrider, som minskade spelrummet för de demokratiska partierna. Dortmund, som hade ett stort antal anhängare till det kommunistiska partiet, kom snart att bli skådeplats för kampen mellan de båda ytterlighetspartierna KPD och NSDAP.
Vid valen före maktövertagandet fick NSDAP förhållandevis låga röstsiffror jämfört med riksgenomsnittet och under den nationalsocialistiska perioden var Dortmund den stad, som makthavarna tyckte mest illa om. Trots detta spelade Dortmund en viktig roll för rustningsindustrin tack vare sin inriktning mot stål- och järnindustrin. Betydelsefull blev också stadens mot kol inriktade kemiska forskning och industri, då det gällde att ersätta den bergolja, som skulle förse armén med drivmedel. Eftersom Dortmund och Ruhrområdet i stort av de allierade klassades som ett område, där industrierna måste förstöras, är det inte förvånansvärt, att stadens centrum förstördes till 95%.
Efter krigsslutet beslöts att staden skulle försöka rädda den gamla strukturen, där så kunde ske och i övrigt bygga nytt. Detta innebar att man kunde återuppbygga medeltida kyrkor som S:t Reinoldi, S:t Marien m.fl. Dessutom visade det sig snabbt, att större delen av gruvorna inte hade förstörts under bombningarna utan att driften kunde återupptas redan en månad efter krigsslutet. Den stora efterfrågan på stål och stålprodukter under 50-talet ledde till att Dortmund redan 1951 var den största industristaden i Nordrhein-Westfalen. I slutet av 50-talet påbörjades den strukturomvandling, som helt skulle förändra hela Ruhrområdet. Kol och olja kunde importeras billigare och kolgruvorna i området lades ned. Från mitten av 70-talet satte krisen inom stålindustrin in och även här lades fabriker ned eller gick samman med andra, varpå driften reducerades. Under samma tid byggdes utbildningsväsendet på universitets- och högskolenivå ut, där speciellt de tekniska utbildningarna har haft stor betydelse genom att många teknologiska industrier och firmor startats som ett resultat av utbildningarna.
Bland stadens sevärdheter finns den evangeliska Reinoldikyrkan, som hör till de äldre av de medeltida kyrkorna i Dortmund och byggdes under mitten av 1200-talet som en pelarbasilika med tvärskepp. Den uppfördes direkt vid Hellweg, den tidigare gamla handelsvägen genom staden. Under kriget förstördes så gott som hela kyrkan, bara några pelare kunde räddas och runt dessa byggde man upp den nya kyrkan i den gamla stilen. På lördagar kan man klättra upp i klocktornet för att njuta av utsikten över staden.
Den äldsta av stadskyrkorna är S:t Marienkyrkan, en treskeppig basilika från senromansk tid omkring 1170. Omkring 1350 anpassades den romanska kyrkan stilmässigt till den förhärskande gotiska stilen. Av de ursprungliga två tornen revs ett 1805, då det befann sig i ett dåligt tillstånd. Kyrkan skadades också under kriget, dock inte så kraftigt som övriga kyrkor. Den är speciellt berömd för sin altartavla, som räknas till Tysklands största konstskatter.
Förutom kyrkorna finns också ett antal sevärda slott inom staden. Haus Bodelschwingh är ett medeltida vattenslott från 1200-talet och Dortmunds mest betydande vattenborg. Hela anläggningen vilar på ekpålar. Byggnaden bär spår efter alla betydelsefulla stilepoker. Även Haus Dellwig härstammar från 1200-talet. Huvudbyggnaden gjordes om under 1600-talet och fick med tiden tillbyggnader i sen renässans- och barockstil. Från 1200-talet är också vattenslottet Haus Rodenberg, som efter renoveringsarbeten nu står öppet för allmänheten. Haus Wenge är det enda bibehållna adelshuset från 1500-talet i Dortmunds omgivningar. Det förstördes av spanjorerna 1598 men byggdes upp igen i sin gamla form.
En av stadens viktigaste näringsgrenar var tillverkningen av öl. Detta har resulterat i ett eget bryggerimuseum, som skildrar ölbryggandets utveckling i staden. Detta är bara ett av stadens drygt 15 museer, som för övrigt representeras av t.ex. ett museum för konst och kulturhistoria, ett skolmuseum, ett kokboksmuseum, ett bilmuseum mm.
Sport spelar i Dortmund en stor roll. För att tillfredsställa de allra flesta inriktningar har man låtit bygga två stora arenor (förutom 780 andra sportplatser, som också står till förfogande). I Dortmunder Westfalenhalle (med sammanlagt nio hallar) har man redan haft ett trettiotal VM och över 50 EM i olika idrotter som handboll, bordtennis, boxning, gymnastik mm. Denna arena är dessutom ofta använd för musikaliska storevenemang eller för mässor och kongresser. Den andra arenan, Signal Iduna Park (eller Westfalenstadion, som den tidigare hette), är hemmaarena för fotbollslaget Borussia Dortmund och är en av Tysklands modernaste. Den har Europas största ståplatsläktare och tar sammanlagt över 80 000 åskådare. Stadion användes under fotbolls-VM 2006.
Sedan 2008 finns i stadions nordöstra hörn "Borusseum", ett museum, som skildrar Borussia Dortmunds historia.