Daripada asal-usulnya sebagai perkampungan nelayan, disusuli kemuncaknya sebagai ibu kota Empayar Denmark yang gilang-gemilang, sehingga kedudukan terkini sebagai salah sebuah pusat reka bentuk terunggul di dunia, kisah-kisah dan perwatakan sejarah Copenhagen boleh ditemui dalam istana-istana yang tersergah, rumah bandar yang berbumbung tembaga dan dataran berbatu buntar yang bersuasana meriah.

Sejak Zaman Viking, terdapat sebuah kampung perikanan yang bernama "Havn" (pelabuhan) di tapaknya. Hasil carian arkeologi terkini mendapati bahawa menjelang abad ke-11, Copenhagen sudah berkembang dari sebuah pekan yang dilengkapi estet besar, gereja, pasar, sekurang-kurangnya dua buah telaga dan banyak kawasan penempatan kecil-kecilan yang berteraburan dalam kawasan yang agak luas.[12] Ramai sejarawan percaya bahawa pekan ini wujud selewat-lewatnya sejak akhir zaman Viking, dan mungkin sekali diasaskan oleh Sweyn I Forkbeard. Dari pertengahan abad ke-12, bandar Copenhagen semakin bernilai semenjak ditadbir oleh Biskop Absalon yang membina kubunya pada tahun 1167, iaitu tahun yang dianggap sebagai tarikh penubuhan bandar Copenhagen. Kawasan pelabuhannya yang bagus sekali menggalakkan pembangunan Copenhagen sehingga menjadi pusat perdagangan yang penting.

Asal-usul bandar raya ini sebagai pelabuhan dan kawasan perdagangan dicerminkan dalam namanya. Nama asalnya ialah Køpmannæhafn, iaitu "pelabuhan saudagar", kemudian ejaannya berubah menjadi København. Nama Inggeris/Melayu bandaraya ini terbit dari nama Bahasa Jerman Rendah iaitu, Copenhagen. Unsur kimia hafnium juga dinamakan sempena Copenhagen, yang namanya dalam bahasa Latin ialah Hafnia.[13]

Namun begitu, Copenhagen diserang berkali-kali oleh Liga Hansa dari bangsa Jerman. Pada tahun 1254, Copenhagen menerima piagamnya sebagai bandar raya di bawah pimpinan Biskop Jakob Erlandsen. Pada tahun 1658-59, bandaraya ini menangkis pengepungan besar-besaran yang dilancarkan oleh Sweden di bawah pimpinan Charles X serta berjaya menangkis serangan besar pada 1659.

Pada 2 April 1801, armada kapal British di bawah perintah Laksamana Sir Hyde Parker melawan dan menumpaskan armada diraja Denmark–Norway yang berlabuh di pesisir pantai Copenhagen. Naib Laksamana Horatio Nelson menerajui serangan terbesarnya.[14][15][16] Beliau dikenang kerana mengingkari perintah Parker untuk berundur, sehingga membinasakan kebanyakan kapal Denmark-Norway sebelum tercapainya gencatan senjata.[14][17][18] Pertempuran di Copenhagen itu sering dianggap sebagai pertempuran yang paling sukar oleh Nelson, sehingga mengatasi pertempuran besar-besaran di pertempuran Trafalgar.[14][17][19][20][21] Dalam pertempuran inilah Lord Nelson juga "memasang mata butanya pada teleskop" agar tidak dapat menerima isyarat Laksamana Parker untuk meletak senjata.[19]

Pertempuran Copenhagen Kedua (16 Ogos – 5 September 1807) merupakan serangan kedua oleh British terhadap Copenhagen, kali ini menjadikan rakyat awam sebagai sasaran dengan tujuan mengepung armada Denmark-Norway.[17][19][22][23] Pihak British mendaratkan 30,000 anggota tentera untuk mengepung Copenhagen.[17][19] Serangan berterusan selama tiga hari seterusnya sehingga menyebabkan sekurang-kurangnya 2,000 orang awam terkorban dan kebanyakan kawasan bandar raya ranap.[17][19][22] Kemusnahan yang dialami Copenhagen amat dahsyat kerana Copenhagen bergantung pada barisan pertahanan lama yang semakin tidak berupaya menyebabkan mudah untuk senjata pihak British mengatasi pertahanannya.[22][24] Pada 1850-an, barulah tembok bandar dibuka untuk membolehkan kerja pembinaan perumahan baru di sekitar Søerne yang bersempadan dengan barisan pertahanan lama di barat.[22] Peluasan ruang yang besar ini amat dinanti-nantikan, bukan sahaja kerana tembok lama sudah terlalu lapuk untuk dijadikan sistem pertahanan, malah disebabkan masalah sanitasi di kota lama. Sebelum dibuka, pusat bandaraya Copenhagen diduduki kira-kira 125,000 orang, kemudian memuncak dalam bancian tahun 1870 (140,000); kini bilangannya sekitar 25,000 orang sahaja. Pada tahun 1901, Copenhagen diperluas lagi, menerapkan penempatan sekitar yang seramai 40,000 orang, sekaligus menyertakan Frederiksberg dalam lingkungan Copenhagen.

Ketika Perang Dunia Kedua, Copenhagen diduduki oleh tentera Jerman bersama seluruh negara Denmark dari 9 April 1940 hingga 4 Mei 1945. Pada Ogos 1943, apabila runtuhnya kerajaan bersama Denmark dengan pihak Nazi, beberapa buah kapal di Pelabuhan Copenhagen dikaramkan oleh Tentera Laut Diraja Denmark agar tidak dimanfaatkan oleh Jerman. Semenjak perang berakhir, bandar raya ini sekali lagi tumbuh dengan pesatnya. Pada 1970-an, landasan rel komuter dibina ke bandar dan pinggir bandar berhampiran.

Sejak pertengahan tahun 2000, Copenhagen dan Malmö, Sweden, dihubungkan oleh Jambatan Øresund yang menyediakan perhubungan kereta api dan jalan raya. Kesannya, Copenhagen menjadi pusat dalam kawasan metropolitan lebih besar yang meliputi kedua-dua negara. Pembinaan jambatan ini telah mencetuskan bermacam-macam perubahan dalam sistem pengangkutan awam serta membangunkan semula kawasan Amager di selatan bandaraya utama tersebut.