После Галльских войн римского консула Гая Юлия Цезаря расположенная на левом берегу Рейна область около 50 года до нашей эры стала частью Римской республики, в то время как право-рейнская область современного Дюссельдорфа была заселена германским племенем тенктеров. После победы над тенктерами и другими племенами в конце 1 века до нашей эры, широкая полоса справа от Рейна не была заселения примерно до рубежа 1 и 2 веков, поскольку римляне прогнали жителей этой области и предотвращали новое заселение. Во 2 веке нашей эры здесь поселились германцы, признававшие римскую власть, но они ушли после начавшихся с 274 года набегов германцев на римские земли.

В середине 5 века здесь расселилось германское племя франков, позднее создавших своё королевство. В 8–9 веках на небольшой речке Дюссель, впадающей в Рейн южнее современного центра города, находилась маленькая рыбацкая деревушка, от которой и возникло название города («дорф» по-немецки «деревня»). Помимо неё на территории современного города выявлено восемь обнесенных частоколом поселений с деревянной крепостью на холме. В 8-12 веках, ещё до возникновения самого города Дюссельдорф, здесь возникли деревни, городки, местечки и поместья, входящие сегодня в черту города: Кайзерсверт, Герресхайм, Ангермунд, Бильк, Калькум, Химмельгайст, Бенрат, Верстен, Унтеррат, Дерендорф, Гольцхайм, Штокум и Хамм.

После раздела Франкской империи по Верденскому договору 843 года область вокруг Дюссельдорфа вошла в состав Срединного королевства Лотаря I, а к концу 9 века оказалась в Восточно-франкском королевстве (Германии), в затем – в графстве Берг.

Впервые деревня упоминается около 1135 года в документах Кёльнской епархии, где говорилось о недвижимости в «Дуссельдорпе» (Dusseldorp). Затем упоминается в распоряжении папы Адриана IV от 23 мая 1159 года об уплате ею ежегодного взноса в монастырь святой Урсулы в Кёльне. В те времена рыбацкий поселок был важной транспортной и торговой базой на берегах Рейна.

В 1225 году Дюссельдорф вместе с графством Берг достался по праву наследования сеньору Моншау Генриху, женатому на дочери погибшего в 1218 году графа Берга Адольфа III. На графство Берг тогда также претендовал брат погибшего архиепископ Кёльна Энгельберт I, что привело к длительному конфликту между ним и Генрихом, ставшему в 1225 году ещё и герцогом Лимбургским. Вражда между ними, а также их потомками продолжалась до конца века. Лишь после разгрома 5 июня 1288 года в битве при Ворингене в ходе Войны за Лимбургское наследство архиепископа Кёльнского Зигфрида фон Вестербурга граф Адольф V фон Берг 14 августа 1288 года предоставил деревне Дюссель городские права и собственный суд (кроме суда по тяжким преступлениям), чему прежде противился архиепископ.

Одновременно граф Адольф повысил значение Дюссельдорфа, сделав его окружным церковным центром на основе существовавшей с 1206 года приходской церкви святого Ламберта. Об этом ходатайствовал 5 сентября 1288 года папа Николай IV; архиепископ же Кёльнский одобрил это решение лишь в 1306 году.

Во главе Дюссельдорфа в 13 веке стояли судебные заседатели (шеффены), высший и самый могущественный класс в муниципалитете до 1806 года. С 1303 года в документах упоминается бургомистр, который первоначально так же был судебным заседателем. Наряду с этим с 1358 года имелся городской совет, состоявший из пожизненно назначавшегося Старшего Совета и ежегодно переизбиравшегося Младшего Совета. В дальнейшем в управлении городом участвовал представитель герцога – «амтман». Помимо них с 15 века существовал Комитет общины из 12 человек, участвовавший в выборах бургомистра и принятии решений.

Граф Берга Вильгельм II 24 мая 1380 года на Рейхстаге в Ахене был произведён королём Венцелем в герцоги, а графство стало герцогством. В 1385 году Вильгельм II перенёс свою резиденцию из замка Бург (Шлоссбург) на реке Вуппер в Дюссельдорф, который таким образом стал столицей герцогства Берг. При выборе Дюссельдорфа в качестве столицы герцогства и со строительством новой резиденции на торговом пути по Рейну Вильгельм II хотел сильнее выразить своё новое, высокое положение в империи.

В целом, за столетие с момента провозглашения Дюссельдорфа городом и до того, как он стал столицей, город вырос с 3,8 до 22,5 га. В 1384 году ему были подчинены Бильк, Дерендорф и Гольцхайм, но их жители получали городские привилегии, только если они поселялись в самом городе. В 1394 году Дюссельдорфу был подчинён Хамм, а в 15 веке – Формерсверт. С того времени территория города более не изменялась, вплоть до больших включений в 20 веке.

Город сильно пострадал во время войны 1397 года герцога Вильгельма II с графами Адольфом фон Клеве и его братом Дитрихом фон дер Марк. Война разгорелась из-за спора вокруг годовой ренты с Рейнской таможни в Кайзерсверте. В результате битвы при Клеверхамме 7 июня 1397 года Вильгельм II был разгромлен, а его замок в Дюссельдорфе разграблен. Ставший в 1408 году герцогом сын Вильгельма II Адольф VII не проявлял никакого интереса к развитию города. Хотя в начале 15 века в Дюссельдорфе возникли цеха, количество ремесленников в них было незначительно.

С 1521 до 1609 года Дюссельдорф был столицей объединённого герцогства Юлих-Клеве-Берг, включавшего также графства Марк и Рафенсберг. При герцоге Вильгельме V Богатом (1539–1592) Дюссельдорф стал центром гуманизма и либерального католицизма на Рейне. Также при нём город превратился в одну из самых современных для того времени крепостей на Рейне.

Со смертью в 1609 году бездетного герцога Иоганна-Вильгельма I Клевского разгорелась Война за клевское наследство. Тогда герцогство Юлих-Клеве-Берг стало яблоком раздора его деверей из различных влиятельных семейств (пфальцграф Нойбургский из рода Виттельсбахов, курфюрсты Бранденбурга и Саксонии). Сам Дюссельдорф в 1609 был занят императорской армией испанского генерала Амброзио Спинолы, представлявшего интересы Виттельсбахов. Поскольку Ксантенский договор 12 ноября 1614 года не устроил ни одну из сторон, войска в занятых землях продолжали оставаться и в дальнейшем. Окончательно Дюссельдорф вместе с герцогством Берг перешёл к пфальцграфу Нойбургскому по Клевскому договору 19 сентября 1666 года.

Дюссельдорф получил большое развитие при курфюрстах Иоганне-Вильгельме Пфальцском (с 1680 до 1716) и Карле IV Теодоре (в 1742–1794). Иоганн-Вильгельм, которого на местном наречии называли «Ян Веллем», сделал Дюссельдорф своей резиденцией. Здесь он строил роскошные дворцы, провёл реконструкцию Дюссельдорфского замка, основал большую картинную галерею. При нём в 1699 году был открыт первый паром на Рейне («Летучий мост»). Карл IV Теодор также проводил в городе большие строительные работы, но именно в период его правления в ходе Семилетней войны в 1757 году Дюссельдорф был занят французами, а в следующем году он капитулировал перед прусским фельдмаршалом герцогом Фердинандом Брауншвейгским после разгрома им французов в Битве при Крефельде.

Карл IV Теодор в 1777 году стал курфюрстом Баварии, поэтому во время революционных войн Франции в 1795 году был захвачен французами и возвращён Баварии лишь через 6 лет по Люневильскому миру 4 февраля 1801 года.

15 марта 1806 года король Баварии Максимилиан I Йозеф передал герцогство Берг французскому императору Наполеону I Бонапарту, который сформировал из Берга, герцогства Клеве и ряда других областей Великое герцогство Берг со столицей в Дюссельдорфе. В 1806–1808 годах великим герцогом был деверь Наполеона маршал Иоахим Мюрат, а с 3 марта 1809 до 1 декабря 1913 года – племянник императора Наполеон Луи Бонапарт. В результате поражений французов осенью 1813 года Великое герцогство было занято союзниками по Антинаполеоновской коалиции, которые в 1815 году на Венском конгрессе упразднили его и включили в состав Пруссии вместе со всем Рейнландом. В королевстве Пруссия Дюссельдорф стал административной столицей округа, а в 1824 году – местонахождением парламента Рейнской провинции.

Во время Мартовской революции 1848 – 1849, в мае 1849 года в Дюссельдорфе, как и ряде других городов Германии, произошло восстание рабочих и мелкой буржуазии под лозунгом защиты выработанной Франкфуртским национальным собранием новой имперской конституции. Бои с прусскими войсками 9-10 мая 1849 года на городских баррикадах закончилась поражением восставших.

В 1838 году из Дюссельдорфа в Эркрат была построена первая на западе Германии железная дорога. С середины 19 века, благодаря промышленной революции, началось экономическое возрождение Дюссельдорфа и стремительный рост его населения. К 1882 году город насчитывал уже 100 тысяч жителей, а к концу века это число удвоилось.

Во время Ноябрьской революции в Германии 8 ноября 1918 года Дюссельдорф охватили революционные события, благодаря прибывшим из Кёльна революционным матросам. Тогда же был образован Временный Совет рабочих и солдатских депутатов.

Для обеспечения выплаты побеждённой в Первой мировой войне Германией репараций 8 марта 1921 года войска Франции и Бельгии заняли Дюссельдорф и Дуйсбург, а через 2 года – и весь Рурский бассейн. Союзники ушли из Дюссельдорфа и других оккупированных городов Рура только в сентябре 1925 года.

Во время Второй мировой войны Дюссельдорф жестоко пострадал от систематических бомбардировок англо-американской авиации, продолжавшихся с 14 мая 1940 до 28 февраля 1945 года. К концу войны в городе было полностью разрушено 49% всех жилых домов, 55% общественных зданий и 41% промышленных сооружений. Неповрежденными остались лишь 7% зданий. Во время этих налётов погибло более 5 тысяч человек гражданского населения.

В ходе наступления войск союзников 17 апреля 1945 года американская 97-ая пехотная дивизия практически без боя захватила Дюссельдорф. После войны Дюссельдорф вошёл в Британскую оккупационную зону, а в 1946 году он стал столицей образованной земли Северный Рейн – Вестфалия, вошедшей в 1949 году в состав Федеративной Республики Германия. В последующий период город развивался не только как административный, но также и как крупный экономический, торговый и культурный центр. В городе разместились штаб-квартиры многих крупнейших немецких и международных фирм.