Jusqu'au début du 17ème siècle, seuls les chasseurs et commerçants iroquois et algonquins fréquentaient la région de l'actuelle Ottawa. La rivière des Outaouais, grand affluent du Saint-Laurent, leur servait de route principale pour voyager d'est en ouest. En 1613, Samuel de Champlain fut le premier Européen à remonter cette rivière. Il nomma les deux principaux sites de cette région : les chutes de la Chaudière, qui interrompent la navigation sur la rivière, et celles de Rideau où un affluent de rive droite se jette tel un rideau limpide dans l'Outaouais.

C'est aussi à cette époque que l'histoire du Canada connut nombre de batailles importantes. Au milieu du 18ème siècle, Français et Britanniques s'affrontèrent sur le territoire de la Nouvelle-France au sujet de la domination de l'Amérique du Nord. Les Britanniques finirent par s'emparer de la ville de Québec en 1759 et Montréal en 1760. Finalement, aux termes du traité de Paris, la France céda à la Grande-Bretagne la colonie de la Nouvelle-France. Le Québec désignait alors un très vaste territoire aujourd'hui occupé par l'Ontario, et par les États de l'Ohio, l'Illinois, du Michigan, du Wisconsin et du Minnesota.

En 1775, pendant la guerre d'indépendance, les forces américaines envahirent le Québec et les régions méridionales du Québec devinrent alors territoires des États-Unis. Cependant le Québec demeura une colonie britannique. L'acte constitutionnel de 1791 divisa le Québec en deux zones, séparées par la rivière des Outaouais : le Bas-Canada (Québec actuel), essentiellement français, et le Haut-Canada (Ontario actuel), majoritairement anglais.

Les premiers colons arrivèrent sur le site de l'actuelle capitale vers 1800, dirigés par un américain qui a beaucoup contribué à l'essor de la région, Philemon Wright, originaire du Massachusetts. Ils s'installèrent sur la rive nord de la rivière, près des chutes des Chaudières. Le village prit le nom de Wright's Town, qu'il renomma plus tard Hull, ville du Yorkshire d'où étaient originaires ses parents. Il fut le premier à utiliser le potentiel économique de la région peuplée d'essences (pins rouges et blancs aujourd'hui disparus) qui convenaient parfaitement à la construction de radeaux. Il trouva le moyen de transporter ces troncs sur la rivière, pourtant en grande partie non-navigable, qui pouvaient ainsi être acheminés jusqu'à Québec. Cette méthode fut utilisée encore jusqu'au XXème siècle. 


Suite à la guerre de 1812 avec les américains, le lieutenant-colonel John By et une équipe d'ingénieurs de l'armée britannique se voient chargés de la construction d'un canal de 125 miles (200 km) de long, reliant la rivière des Outaouais (près des chutes de la Chaudière) à Kingston, sur le lac Ontario, qui sera baptisé le canal Rideau. Cette entreprise, qui dura de 1826 à 1832, a contribué au développement de la rive sud de la rivière. Un hameau se développa alors, composé des ouvriers amenés pour effectuer le travail ainsi que des dignitaires qui veillent à la bonne marche du projet. On lui donna le nom de Bytown en l'honneur du lieutenant-colonel.

Conçu préventivement à des fins militaires, le canal Rideau devait permettre le transport en toute sécurité des soldats et des provisions de Montréal jusqu'au Grand Lacs vu la fragilité des communications constatée durant la guerre : la seule voie fluviale était jusqu'alors le fleuve du Saint-Laurent mais ses rapides et sa proximité avec la frontière américaine présentait trop de dangers.

Le canal ne dut jamais remplir ses fonctions initiales mais ses rives et écluses font aujourd'hui l'objet d'un grand intérêt touristique. D'autres héritages de cette époque sont encore visibles: un grand nombre de rues de la ville, au marché By par exemple, sont restées telles qu'elles furent aménagées à l'époque. 


Au cours du XIXème siècle, l'établissement s'y développa grandement grâce à l'industrie du bois et au trafic fluvial. Un grand nombre d'immigrants se réfugièrent au Canada au début des années 1840, durant la famine qui sévissait en Irlande. Ils arrivèrent en Ontario en passant par le canal Rideau, et beaucoup d'entre eux élirent domicile à l'emplacement du village, alors devenu le centre d'exploitation forestière de la vallée des Outaouais. 

Peu à peu, deux quartiers bien distincts se développent de chaque côté du canal, la Haute-Ville, du côté ouest, où les notables, anglais et protestants, se font construire de somptueuses demeures, et la Basse-ville, du côté est, où s'établissent les habitants pauvres de la ville, essentiellement les communautés francophones et irlandaises, toutes deux catholiques. Les premières années de Bytown furent ponctuées de nombreuses rivalités entre ces deux communautés. Mais la petite cité qui ne comptait encore que quelques milliers d'habitants connaîtra tout au long du XIXème siècle de profondes transformations.

De 1841 à 1844, Kingston devient la capitale du " Canada-Uni ", réunissant les Bas et Haut-Canada en une seule province ; mais la proximité des Etats-Unis fait craindre aux autorité d'éventuelles attaques. En 1847, Bytown fut érigée en ville puis les chutes naturelle de la rivière Rideau subirent un aménagement à des fins industrielles en 1850.

C'est en 1854 que la ville accéda au rang de grande ville et prit le nom d'Ottawa, en l'honneur de la tribu autochtone des Odawa. A l'origine, le terme signifierait dans leur langage " faire du commerce ".

En 1858, la reine Victoria en fit la capitale du Canada-Uni, la préférant à Québec, Montréal, Toronto, Kingston, villes également candidates. Son choix se justifiait par le fait qu'elle ne voulait avantager aucune des deux communautés linguistiques et au contraire essayer de favoriser leur rapprochement. Les avantages d'Ottawa en tant que capitale étaient multiples : elle était composée d'anglophones et francophones en une proportion équivalente, située à la limite des anciens Bas et Haut-Canada, et le gouvernement britannique y possédait des terres parfaites pour la construction d'édifices gouvernementaux. Au moment de la signature de l'Acte de l'Amérique du Nord britannique de 1867, elle fut instituée capitale de la Confédération du Canada et garda depuis lors ce statut.

La capitale canadienne comptaient 22 000 habitants en 1871, et sa fonction administrative commençait déjà à s'affirmer et à constituer un facteur de croissance important. Lors du grand incendie d'Ottawa, en 1900, la population de la ville avait alors atteint environ 60 000 habitants. Sa population augmenta considérablement pendant la Seconde Guerre mondiale, lorsqu'elle fut choisie comme centre gouvernemental pour l'effort de guerre canadien. 

L'industrie du bois, principal secteur d'activité de la région durant tout le XIXème siècle, connut un déclin vers le début du XXème siècle et devint de moins en moins génératrice d'emplois. Cependant, elle continua cependant de jouer un rôle important à Hull aussi bien qu'à Ottawa, grâce en partie à l'énergie hydroélectrique que fournissent les chutes de la Chaudière sur l'Outaouais.

Heureusement, l'installation des bureaux de la fonction publique fédérale engendrèrent nombre de nouveaux emplois pour les habitants de la région. La fonction publique devint alors le principal employeur de la région. C'est pourquoi, encore aujourd'hui, Ottawa est vue, à juste titre, comme une ville peuplée majoritairement de fonctionnaires. 

Un premier plan d'urbanisation avait déjà été adopté en 1899 afin d'embellir la capitale sous le gouvernement du premier ministre Sir Wilfrid Laurier, mais ce sera finalement vers 1937, grâce à son successeur Mackenzie King, qu'Ottawa se transforme et prend véritablement fière allure. Le réaménagement du centre de la ville est alors confié à l'architecte et urbaniste français Jacques Greber, qui inspira entre autres le plan directeur d'un district fédéral couvrant 1800 miles carrés (ou 4660 kilomètres carrés). Ce plan prévoyait l'élimination de la gare de chemin de fer et de toutes les voies ferrées du centre et la transformation de la rue Sparks, près de la colline du Parlement, en une galerie à boutiques à l'usage exclusif des piétons.

Il a été largement suivi par le gouvernement fédéral et mis en application dans les années 1950-1960, où de gigantesques travaux d'aménagement et d'urbanisme ont donné naissance à une ville aérée et à de nombreux espaces verts. Les larges avenues bordées de splendides demeures victoriennes et le magnifique site de la colline du Parlement (dont les bâtiments furent déjà érigés de 1860 à 1867) témoignent de la réussite de cet aménagement, représentant plus d'un siècle d'efforts de planification et de développement. Grâce à celui-ci, Ottawa a pu s'élever au rang des plus belles cités canadiennes, reconnue pour l'agrément de son espace urbain. 

La région d'Ottawa a bénéficié d'une croissance économique importante dans les années 1970 et au début des années 1980. Ville à la fois très cosmopolite et paisible, elle reste principalement résidentielle. Pour qu'elle puisse conserver son aspect aéré et verdoyant, on l'a entourée d'une ceinture d'espace verts de 16 800 hectares destinée à restreindre les empiétements des lotissements urbains. 

Les agglomérations de Hull et Ottawa comptaient 527 000 habitants en 1970 et aujourd'hui ce nombre s'éleve à plus d'un million.