Основана в 12 в. на Волге, при впадении в неё р. Кострома (по которой и получил название), впервые упоминается в Воскресенской и Тверской летописях под 1213 г., когда ростовский князь Константин разорил Кострому. По версии историка В. Татищева город был основан в 1152 г. в ходе экспансии князя Юрия Долгорукого в Поволжье.
Гидроним объясняется двояко. По одной версии наличие конечного элемента -ма позволяет считать Кострома, как и соседние Толшма, Тотьма, Вохтома и др., дорусским названием финно-угорского типа. Однако выделение форманта -ма в ряде случаев спорно, а основа костр- нетипична для гидронимии этого края. Поэтому современные исследователи возвращаются к мнению о славянском происхождении этого названия. В русской мифологии Кострома олицетворяла плодородие и весну. В обряде "проводы весны" совершался ритуал похорон Костромы в виде её соломенного чучела. Мифологическое название имеет в основе славянское костра "луб, волокно" или диалектное кострома "прутья, солома, сорные травы".
С начала 13 до конца 17 вв. Кострома неоднократно разорялась татарами, новгородскими ушкуйниками, польско-литовскими войсками и др.
С середины 13 в. центр Костромского удельного княжества. С 1362 г. в составе Московского государства.
В 1375 г. была разорена новгородскими ушкуйниками, приплывшими сюда по Волге. В начале 14 в. Кострома поддержала в борьбе за великое княжение тверского князя Михаила против московского князя Юрия и была разгромлена в 1318 г.
В 14 в. город был укреплён. В 1413 и 1493 гг. Кострому опустошили сильные пожары, после первого из них новую крепость заложили на высоком левом берегу. В 1471 и 1478 гг. костромская рать принимала участие в походах Ивана III против Новгорода.
В 1540-х гг. Кострома трижды подвергалась нападению казанских татар, в 1549 г. они были разбиты костромским ополчением на реке Язовке.
В 1609 г. сторонниками Лжедмитрия II был захвачен защищавший подступы к городу Ипатьевский монастырь, превращённый в опорную базу военных действий на северо-востоке страны. Костромское ополчение изгнало мятежников и влившись в народное ополчение К.М. Минина и Д.М. Пожарского сыграло значительную роль в борьбе с польской интервенцией. Легендарным стал подвиг костромского крестьянина Ивана Сусанина.
В 17-18 вв. Кострома - один из крупных русских городов с развитым текстильным, металлообрабатывающим производствами. По переписи 1650 г. в Костроме насчитывалось 2086 дворов.
В 1708 г. город Московской губернии, с 1719 г. центр Костромской провинции. С 1778 г. центр Костромского наместничества (с 1796 г. - Костромская губерния).
В 18-19 вв. Кострома - промышленный центр. Первая полотняная мануфактура основана в 1751 г.
В 1856 г. в губернском городе Кострома Костромской губернии насчитывалось 41 церковь, 1620 домов, 372 лавки.
В 1913 г. состоялись городские торжества в честь посещения Костромы императором Николаем II.
С 1944 г. - центр Костромской области.
В 1994 г. упразднены городские районы - Димитровский, Ленинский и Свердловский.
