Der Name "Chemnitz" leitet sich vom Fluss gleichen Namens her, der die Stadt durchfließt. Dessen Name wiederum geht auf die slawische Bezeichnung "Kamenica" (= Steinbach, zu Sorbisch "kamen" = "Stein"; vgl. Kamenz) zurück. Von 1953 bis 1990 trug die Stadt den Namen "Karl-Marx-Stadt".
Die älteste Urkunde stammt aus dem Jahr 1143 und enthält neben der Bestätigung König Konrads III. für das um 1136 von seinem Vorgänger Lothar gegründete Benediktinerkloster St. Marien auch die Verleihung eines Marktrechtsprivilegs an das Kloster. Dabei wird auch ein "locus Kamenicz" genannt. Der Standort der ersten klösterlichen Marktsiedlung wird mit guten Gründen unterhalb des Kapellenberges mit der Nikolaikirche auf der anderen Seite der Chemnitz vermutet.
Der klösterliche Markt bildete jedoch nicht den unmittelbaren Vorgänger der königlichen Stadt, sondern die Gründung einer Reichsstadt erfolgte vermutlich unter Friedrich Barbarossa zwischen 1171 und 1174 im hochwasserfreien Bereich um die Johanniskirche. Das staufische Königshaus verfügte bis 1264 über deren Patronat und sie gilt (nach Manfred Kobuch) als erste Stadtkirche.
Auf Grund der zunehmenden Bevölkerungszahl und des gewerblichen Wachstums sowie unzureichender Befestigungsmöglichkeit wurde die Stadt um 1200, vielleicht aber auch schon ein bis zwei Jahrzehnte früher, in die Talaue verlegt. Die ältesten bei den jüngsten stadtarchäologischen Untersuchungen geborgenen und dendrochronologisch bestimmten Hölzer wurden um 1199, um 1200 bzw. 1208 verbaut. Es muss jedoch weiterhin offen bleiben, wer der Gründer der hochmittelalterlichen Stadt in der Aue war. Hierfür kommen Friedrich I. Barbarossa (in seinen letzten Regierungsjahren um 1180), Heinrich VI. und Philipp von Schwaben in Betracht. In einem Zinsregister von 1216 wird Chemnitz erstmals "civitas" genannt.
Im Zentrum der Stadtanlage wurde um 1200 die neue Stadtpfarrkirche St. Jakobi gegründet, die 1254 erstmals urkundlich genannt wird. Zunächst war nur der Bereich am Markt und entlang der Langen Straße besiedelt. Diese querte als einzige den gesamten Stadtgrundriss und verband vermutlich ursprünglich die älteren Siedlungskerne um St. Johannis und St. Nikolai. Erst etwas später, wohl in der ersten Hälfte des 13. Jahrhunderts, möglicherweise aber noch vor 1220, wurde der nordwestliche Teil des Stadtkerns aufgesiedelt. Dabei wurden Trockenlegungshorizont aus Astwerk und Holzresten niedergelegt sowie Kanäle zur Entwässerung gegraben, um die vernässte Chemnitzaue begeh- und besiedelbar zu machen. Allerdings bestanden noch bis ins 14. Jahrhundert hinein Freiflächen und offene Gewässer sowie offenbar landwirtschaftlich genutzte Flächen innerhalb des Berings und erst zu dieser Zeit ist die Stadtstruktur weitgehend festgelegt worden. Eine wesentliche Rolle scheint dabei dem Stadtbrand von 1333 zuzukommen. Weitere Brände folgten 1379, 1389 und 1395. Auch der Neumarkt war ursprünglich bebaut und erhielt erst in der Neuzeit seinen Platzcharakter. Hinsichtlich einiger Überlegungen zur Datierung und Anlage der mittelalterlichen Stadt anhand des jüngeren Stadtgrundrisses muss festgestellt werden, dass es im Mittelalter noch zahlreiche Änderungen im Straßengefüge und in der Stadtstruktur gab und damit von der neuzeitlichen Stadtstruktur ausgehenden Überlegungen wenig Wert besitzen.
Die Stadt wurde bald nach ihrer Gründung befestigt. Im Jahr 1264 wurde eine Stadtmauer indirekt genannt, 1296 folgte die direkte urkundliche Erwähnung. Von der Ummauerung sind heute nur wenige Reste erhalten und ihr Verlauf ist im Stadtbild kaum mehr nachzuvollziehen. Doch sind Verlauf, Gestalt und bauliche Entwicklung auf Grund von bildlichen und schriftlichen Quellen sowie der Ergebnisse der stadtarchäologischen Untersuchungen inzwischen gut bekannt. Der Mauerring, mit einer Länge von ca. 1650 m, umschloss eine annähernd runde Fläche mit einem Durchmesser von etwa 500 m. Er besaß vier Tore jeweils mit Turm, 21 weitere Türme mit Abständen von weniger als 70 m und eine Pforte. Davor lagen die Zwingermauer mit halbkreisförmigen barocken Bastionen und der 16 bis 33 m breite Stadtgraben mit innerer und äußerer Stadtgrabenmauer. Die in Lehm gesetzte Stadtmauer wird in die erste Hälfte des 13. Jahrhunderts datiert, die Zwingermauer stammt aus der zweiten Hälfte des 14. Jahrhunderts
1290/91 wurde der Stadt der Charakter einer "Reichsstadt" bestätigt. Aus der Urkunde lassen sich erstmals Hinweise auf die Existenz von Richter, Räten und einer Ratsverfassung entnehmen, die für 1298 sicher bezeugt sind. Eine bedeutende Veränderung brachte das Jahr 1308, als Chemnitz seinen Stand als Reichsstadt verlor und nach der Schlacht von Luckau an das Haus Wettin fiel.
Mit dem verstärkten Einsetzen der schriftlichen Quellen im 14. Jahrhundert und den archäologischen Ausgrabungen ist das Handwerk in Chemnitz gut erforscht. 1357 erhielt die Stadt ein landesherrliches Bleichprivileg. Das Bleichmonopol bedeutete, dass jede in der Mark Meißen produzierte Rohleinwand zum Veredeln auf die Chemnitzer Bleichpläne gebracht werden musste. Dies bildete eine wesentliche Grundlage für den Aufstieg, durch den sich Chemnitz zum Zentrum der obersächsischen Leineweberei und ab dem 16. Jahrhundert auch der Baumwollweberei und Färberei entwickelte. Einen zweiten wirtschaftlichen Schwerpunkt bildete die Metallverarbeitung, speziell das Hüttenwesen.
Im Jahre 1539 wurde die Reformation in der Stadt eingeführt. In der Mitte des 16. Jahrhunderts war Chemnitz ein Zentrum des Humanismus, als der Montanwissenschaftler, Arzt und Humanist Georgius Agricola von 1546 bis 1555 als Bürgermeister wirkte.
Durch eine Pestepidemie 1613, einen großen Stadtbrand 1631 und die Zerstörungen des Dreißigjährigen Krieges ging die Zahl der Einwohner von ca. 5.500 um 1610 auf etwa 3.000 zurück. Die Stadt war hochverschuldet und zum großen Teil zerstört. Bis 1700 stieg die Einwohnerzahl wieder auf ungefähr 5.000 an. Während des Großen Nordischen Krieges wurde die Stadt mehrfach durch dänische, schwedische, russische und sächsische Truppen besetzt und musste hohe Kontributionen entrichten. Dies wiederholt sich im Siebenjährigen Krieg (1756-1763), durch den sich die Verluste der Stadt nach der preußischen Besetzung auf etwa 1,12 Millionen Taler beziffern lassen.
Mit der Industriellen Revolution setzte um 1800 ein großer Aufschwung ein. In Chemnitz war es im 19. Jahrhundert vor allem der aufkommende Textilmaschinenbau, später kamen Werkzeugmaschinen- und Lokomotivbau sowie Automobil- und Fahrzeugbau (ab 1936 "Auto-Union") hinzu. Dies führte zu einem beträchtlichen demographischen und räumlichen Wachstum der Stadt. Betrug die Einwohnerzahl im Jahr 1800 noch ca. 10.500, so wurde Chemnitz bereits 1883 mit über 100.000 Einwohnern eine Großstadt. Ende des 19. Jahrhunderts konzentrierten sich z.B. 80 % der Weltproduktion an Damenstrümpfen in Chemnitz und Umgebung. Die Kriegsverluste des Ersten Weltkrieges glichen sich schnell aus, 1919 wurden bereits wieder mehr als 300.000 Bewohner gezählt.
Die Zahl der in der Stadt lebenden Menschen verzeichnete fortlaufend neue Höchststände, so dass man Mitte der 1920er-Jahre davon ausging, dass Chemnitz mittelfristig durch Eingemeindung mit den Umlandgemeinden zu einer Millionenstadt heranwachsen könnte. Die damals durchaus als realistisch zu betrachtende Vision der "Millionenstadt Chemnitz" brachte auch zahlreiche Überlegungen zum Ausbau der Verkehrsinfrastruktur mit sich, zumal die Stadt Chemnitz die höchsten Nutzungsraten des Individualverkehrs im Freistaat Sachsen hatte. Diese Vorhaben reichten von Planungen einer Gürtelstraße mit Nah- und Schnellverkehrsspuren und einer Schnellstraßenbahn, die sämtliche Ausfallstraßen ringförmig verbinden sollte, bis zu Überlegungen zur Ausarbeitung von Projekten einer Stadtbahn, Ringbahn oder Untergrundbahn im Stadtzentrum.
In der Gründerzeit entstanden ausgedehnte Wohngebiete und Fabrikanlagen außerhalb der mittelalterlichen Stadt, doch auch die vergleichsweise kleine Innenstadt wurde zu dieser Zeit wesentlich umgestaltet. So war schon Anfang des 19. Jahrhunderts damit begonnen worden, die Festungsanlagen zu schleifen. Der aus dem Spätmittelalter überkommene Stadtgrundriss unterlag einigen kleinen Veränderungen, an der Stelle ein- und zweigeschossiger Gebäude entstanden große und repräsentative Wohn-, Büro- und Geschäftshäuser, Hotels, Restaurants, Kinos sowie Banken. Um 1900 war die Innenstadtbildung weitgehend abgeschlossen.
Mit der Weltwirtschaftskrise im Jahr 1929 stoppte abrupt der Zuzug weiterer Arbeitssuchender. So hatte die Stadt 1930 trotz zahlreicher Eingemeindungen den später nie wieder erreichten Bevölkerungshöchststand mit einer Einwohnerzahl von 360.250.
Chemnitz war im Wesentlichen eine Industriestadt, was auch die beiden Synonyme "Ruß-Chamtz" und "Sächsisches Manchester" zeigen. Wegen dieser Tatsache wurde die Stadt im Zweiten Weltkrieg als kriegsentscheidend eingestuft. 1944 und insbesondere im Februar und März 1945 war Chemnitz mehrfach zum Ziel angloamerikanischer Bombenangriffe geworden. Bei dem stärksten Angriff am 5. März 1945 wurde die Innenstadt zu 95 Prozent zerstört, das Stadtgebiet insgesamt zu zwei Dritteln, auf einer Fläche von sechs Quadratkilometern. Wenig später wurde die Stadt Chemnitz vom Luftfahrtministerium zusammen mit Essen zur "toten Stadt" erklärt.
Nach dem Ende des Krieges wurden die stark durch Bomben und Brand in Mitleidenschaft gezogenen Gebäude in der zweiten Hälfte der 1940er und in den 1950er-Jahren abgerissen und die frei gewordenen Flächen mit dem Schutt planiert. Mit dem Wiederaufbau im Stadtkern begann man im Jahr 1953, wobei zunächst die Wiederherstellung des historischen Stadtgrundrisses vorgesehen war. Im gleichen Jahr beschloss der Ministerrat der DDR die Umbenennung der Stadt in "Karl-Marx-Stadt". Im Jahre 1958 folgte der Beschluss des V. Parteitages der SED, die Großstädte wieder aufzubauen. Entsprechend den "Grundsätzen der Planung und Gestaltung sozialistischer Stadtzentren" begann ab 1961 unter Aufgabe der historischen Stadtstrukturen des Mittelalters und der Gründerzeit in "industrieller Bauweise" (mehrgeschossige Wohnblocks in Großplattenbauweise) der Wiederaufbau der Innenstadt. Karl-Marx-Stadt wurde einer der elf Aufbaustädte der DDR. Ihr Wiederaufbau unterscheidet sich insofern von dem westdeutscher Städte, als dass sich über frühere Eigentumsverhältnisse hinweggesetzt werden konnte. Rückgrat des weit nach Norden erweiterten Innenstadtbereichs wurde die leicht gekrümmte Achse Rosenhof - Markt - Straße der Nationen. Dabei soll Walter Ulbricht persönlich in die Planung eingegriffen und mit dem Ausspruch "Machen sie das Zentrum hell und licht, damit die Menschen noch viele Jahre später sagen können: Sie haben gut gebaut." eigenhändig die Stellung eines Wohnblocks in dem Stadtmodell verändert haben. Mit dem Wiederaufbau der Stadt nach sozialistischen Maßstäben wurde jedoch der historische Stadtgrundgriss missachtet und damit nicht rekonstruiert.
Neben Wohnhäusern in Großplattenbauweise, großzügigen Plätzen und Parkanlagen in der Innenstadt wurde diese besonders durch das 1971 von Lew Kerbel geschaffene Karl-Marx-Denkmal bestimmt. Die Neugestaltung des Stadtzentrums wurde im Jahre 1974 weitgehend abgeschlossen, obwohl einige Baulücken geblieben waren oder geplante Bauten durch Provisorien ersetzt werden mussten. Hauptaufgabe war von nun an die "Lösung des Wohnungsproblems durch Bau großflächige Neubaugebiete", insbesondere des Fritz-Heckert-Gebietes, das für ca. 80.000 Menschen Wohnungen bot, denn Chemnitz sich inzwischen wirtschaftlich weiterentwickelt. Im Wendejahr konzentrierten sich hier fast die Hälfte aller Industriebetriebe Sachsens und rund ein Drittel aller Industriebeschäftigten. Hier wurde fast ein Fünftel des DDR-Sozialproduktes erwirtschaftet, rund 50 % davon für den Export in die Sowjetunion.
Unmittelbar nach der politischen Wende von 1989 erfolgte im Juni 1990 die Rückbenennung in Chemnitz auf Grund einer Bürgerbefragung. Ab Mitte der 1990er-Jahre setzte die Verdichtung und wesentliche Umgestaltung der Innenstadt ein, mit der trotz Unterschutzstellung als Denkmalensemble einige Abrisse von Großplattenbauten einhergingen.
Da Chemnitz Anfang der 1990er-Jahre noch immer über kein eigenständiges Stadtzentrum verfügte und damit gegenüber anderen Städten Deutschlands ein erhebliches funktionelles Defizit aufwies, begann die Stadt Pläne über eine Bebauung der innerstädtischen Brachflächen, die bis dahin die größten innerstädtischen Brachflächen Europas waren, zu entwerfen. Dazu wurde die zentrale Omnibus- und Straßenbahnhaltestelle verlegt. Ende der 1990er-Jahre eröffneten wichtige Einkaufszentren in der neu entstehenden Stadtmitte. So waren die Eröffnung der "Galerie Roter Turm", der "Galeria Kaufhof" und des Modegeschäfts "Peek & Cloppenburg" große Meilensteine der Stadtentwicklung. Es wurde zudem der Altstadtbereich an vielen Stellen stark verändert. Im Jahre 2002 wurde der erste Teil der Mittelstandsmeile und ein Jahr darauf deren zweiter Teil eröffnet. Noch immer ist der Bau der neuen Stadtmitte nicht abgeschlossen.
Das Wappen der Stadt Chemnitz zeigt im gespaltenen Schild rechts in Gold zwei blaue Pfähle, links in Gold einen aufgerichteten, schwarzen, rot bewehrten Löwen. Über dem rot ausgeschlagenen Bügelhelm mit Medaillon und blausilbernen Decken zeigt es eine goldene Krone, daraus wachsend zwei mit Mundlöchern versehene silberne Büffelhörner, beide außen mit je fünf dreiblättrigen silbernen Lindenzweigen besteckt.
