O primeiro nome dado à atual Porto Alegre foi o de Porto de Viamão, no século XVIII. Como ainda não existia um centro urbano, os estancieiros da região aproveitavam o Guaíba como meio de comunicação com Rio Grande e Rio Pardo. A região, na época conhecida como campos de Viamão, era um distrito de Laguna (em Santa Catarina). O porto, assim, era conhecido como Porto de Viamão.

Em 5 de novembro de 1740, a área foi concedida como sesmaria a Jerônimo de Ornelas, português nascido na ilha da Madeira e que já estava instalado ali desde 1732. Em decorrência, o porto passou a ser chamado de "Porto do Dorneles". De acordo com o historiador Walter Spalding, o porto propriamente dito ficava na foz de um pequeno riacho, onde atualmente está localizada a Ponte de Pedra do Largo dos Açorianos.

Nessa mesma época, o governo português incentivou a vinda de casais açorianos à região, com o intuito de resolver dois problemas: o primeiro era o superpovoamento das ilhas dos Açores, e o segundo era assentar a dominação portuguesa no sul do Brasil, região ameaçada pelas colônias espanholas do sul e oeste do continente sul-americano. Assim, em 1752 chegou a primeira leva de casais açorianos, que se instalaram no então Porto de Dorneles e serviram de ponto de apoio aos novos casais imigrantes que chegavam para se instalar em outras regiões do Rio Grande do Sul. Com essa leva de casais, o porto passou a ser conhecido como o "Porto dos Casais".

Em 1763, com a invasão espanhola da cidade de Rio Grande, então capital da recém criada Capitania de São Pedro do Rio Grande (ainda subalterna à Capitania do Rio de Janeiro), a sede do governo acabou por ser transferida para Viamão, cidade adjacente ao Porto dos Casais. Com o desenvolvimento do porto e sua posição estratégica à beira do rio Guaíba, o governador da época, José Marcelino de Figueiredo, resolveu transferir a capital de Viamão para Porto dos Casais em 1773, trocando nessa ocasião o nome para Porto Alegre. A antiga colônia açoriana, além de centro administrativo, virou área militar. Paliçadas de madeira foram construídas em torno da cidade, no lado oposto ao rio, nas proximidades do Hospital da Santa Casa (construído em 1803 e ainda em atividade atualmente). As estreitas ruas da Porto Alegre colonial foram projetadas como um labirinto, possuindo nítido caráter defensivo.

O príncipe Dom João elevou a capital da capitania à categoria de vila, e o decreto oficial ocorreu em 11 de dezembro de 1810, quando a Câmara Municipal lavrou o "auto de criação da Vila de Porto Alegre". E no dia 13 do mesmo mês foi lavrado o "auto de demarcação e declaração dos limites que ficaram pertencendo a Vila de Nossa Senhora Madre de Deus de Porto Alegre".

Em 1835 inicia-se no Rio Grande do Sul uma das maiores guerras já travadas em território brasileiro, a Revolução Farroupilha. Mesmo fortificada, Porto Alegre foi invadida, sendo retomada no ano seguinte pelos Imperiais. A partir de então, a cidade sofreria três intermináveis cercos até o ano de 1838. Foi a resistência a esses cercos que fez D. Pedro II dar à cidade o título de "Mui Leal e Valerosa".

A guerra não impediu que fosse construído o primeiro Mercado Público, organizando o comércio nas áreas centrais. Apesar do inchaço populacional daqueles tempos, a malha urbana só voltaria a crescer em 1845, após o fim da revolução e da derrubada das muralhas que cercavam a cidade. A partir de então, chegaram à cidade os primeiros imigrantes alemães e italianos, instalando restaurantes, pensões, pequenas manufaturas, olarias, alambiques e diversos estabelecimentos comerciais.

No período de 1865 a 1870, a Guerra do Paraguai transforma a capital gaúcha na cidade mais próxima do teatro de operações. A cidade recebe dinheiro do governo central, além de serviço telegráfico, novos estaleiros, quartéis, melhorias na área portuária, além da construção do primeiro andar do novo Mercado Público. Em 1872, as primeiras linhas de bonde entram em circulação na cidade.

Em 1884 decreta a libertação de seus escravos, quatro anos antes da Lei Áurea. No fim do século XIX e início do século XX, período em que a cidade já contava com cerca de setenta mil habitantes, intensas obras de melhoria são realizadas, como instalação de eletricidade, rede de esgotos, transporte elétrico, água encanada, hospitais, ambulância, telefonia e indústrias. Também foram instaladas as primeiras instituições de ensino superior do estado: as faculdades de Farmácia e Química em 1895, de Engenharia em 1896, de Medicina em 1898 e de Direito em 1900. Elas deram origem à atual UFRGS.