La città di Cagliari, d'aspetto assai moderno, è addossata a una collina tra due stagni salati.

Fin da epoca preistorica esistevano villaggi sui colli prospicienti il golfo di Cagliari, ma il centro vero e proprio risale a uno stanziamento fenicio del VII sec. a.C. a cui si sovrappose, infine, un nucleo urbano cartaginese.
Probabilmente municipio in età sillana, ricevette la piena cittadinanza da Giulio Cesare (Caralis o Karalis). Sede vescovile nel IVsec. e centro di cultura cristiana nella prima metà del V sec., in seguito all'immigrazione dei vescovi d'Africa costretti all'esilio dai Vandali, occupata da questi ultimi nel 454, fu riconquistata da Giustiniano nel 534. Successivamente fu saccheggiata da Goti e Arabi; questi ultimi si imposero con incursioni e brevi occupazioni fino all' XI sec., quando la città entrò nell'orbita delle attività delle repubbliche marinare di Genova e Pisa. Fu dal 1258 in mano ai Pisani, che vi costruirono il celebre Castrum Kallaris (1270) e il duomo dedicato a santa Cecilia (1312). Dal 1326, dopo un'aspra lotta con Pisa, divenne possesso degli Aragonesi, fu sede del viceré e del parlamento sardo (gli stamenti). I quattro secoli di dominazione catalana e poi spagnola diedero alla città una caratteristica e profonda impronta. Nel 1708, durante la guerra di Successione spagnola, Cagliari fu cannoneggiata dagli Inglesi e occupata da essi in nome dell'Austria, cui passò col trattato di Rastatt (1714). Quattro anni dopo, col trattato di Londra, applicato nel 1720, fu ceduta con tutta l'isola ai Savoia, conservando però gli antichi privilegi e diritti. Respinto nel 1793 un tentativo d'invasione francese, fu dal 1799 al 1815 capitale del regno di Sardegna, e residenza dei Savoia. Rimase una importante piazzaforte fino al 1862, allorché le opere difensive furono smantellate. Durante la seconda guerra mondiale fu colpita più volte da bombardamenti aerei.

Resti monumentali di età punica sono alcune cisterne in roccia, mentre al periodo ellenistico risale un santuario con una cavea davanti al recinto sacro. Di età romana sono l'acquedotto ( I sec. d.C.), numerosi edifici, l'anfiteatro (risalente al II secolo d.C., è uno dei più notevoli edifici romani in Sardegna) e le terme.
Il materiale archeologico ritrovato nell'area della città va dalle terrecotte figurate ai bronzetti, ai vasi e alle monete, il tutto conservato presso il locale Museo Nazionale Archeologico.

Tra le principali costruzioni religiose della città, che subì nei secoli gravi distruzioni, si ricordano la chiesa dei Santi Cosma e Damiano (già San Saturnino), risalente a età paleocristiana è il più antico monumento della cristianità in Sardegna e nelle sue forme primitive ricorda anche l’architettura di tipo arabeggiante, la cattedrale Santa Maria di Castello, del XIII sec. (all’esterno conserva caratteri di architettura spagnola), rimaneggiata nel XVII (ma la facciata è stata rifatta più recentemente, nel 1933), che conserva all'interno due pulpiti formati con le parti di quello romanico, smontato per far posto a quello gotico, di Maestro Guglielmo (1159-1162), proveniente dalla cattedrale di Pisa, e la chiesa della Purissima (XVI sec.) in forme gotico-aragonesi.
I bombardamenti del 1943 distrussero quasi completamente la chiesa di San Domenico, fondata nel 1254.
Notevoli sono i resti delle fortificazioni erette dai Pisani: torre di San Pancrazio (1305), torre dell'Elefante (1307), porta dei Leoni e, fuori della cinta muraria, castello di San Michele.