Барнаул был основан в 1730-х годах на месте деревни Усть-Барнаульская как посёлок Барнаул в связи со строительством промышленником А. И. Демидовым сереброплавильного завода. Завод начал работать в 1742 году на рудах Змеиногорского рудника, используя как топливо древесину Барнаульского бора. Поселение окружала крепостная стена с башнями.
С 1747 до 1917 года Барнаульский завод (вместе с действовавшим Колыванским и недостроенным Шульбинским заводами, а также все рудники на территории в 400 тыс. км2) являлись собственностью Кабинета Его Императорского Величества. С 1771 года Барнаул — город, с 1822 — окружной город Томской губернии и главный город обширного Алтайского горнозаводского округа, технический и организационный центр кабинетских заводов, с Главным горным училищем (с середины 18 в.) при нём.
На Барнаульском заводе впервые был изобретён И. И. Ползуновым тепловой двигатель (в 18 в.), горный инженер С. И. Литвинов сконструировал (в начале 19 века) воздуходувную машину — прообраз современных центробежных насосов. В Барнауле работали горный инженер и изобретатель П. К. Фролов, известные исследователи Сибири Г. Н. Потанин, Н. М. Ядринцев и др. С 1838 года в Барнауле действовала Метеорологическая обсерватория (в 1841—1862 годах проводились ежечасные метеорологические и магнитные наблюдения).
В 1823 построена первая сибирская бумажная фабрика, затем заводы: стекольный, содовый (1864—1898), по производству дроби и др. Барнаульский содовый завод впервые использовал глауберову соль (мирабилит) Мормышанских озёр Кулундинской степи.
Во 2-й половине 19 века Барнаул — крупнейший торговый центр Степного Алтая.
Развивалась мелкая кустарная промышленность — мукомольная, пимокатная, овчинно-шубная, кожевенная. Метод дешёвого способа окраски овчин в чёрный цвет был изобретён в 1868 году С. И. Гуляевым — литератором, этнографом и краеведом Алтая; он же разработал технологию изготовления из овечьей шерсти мягкой обуви, шляп, пальто (широкую известность получили «барнаулки» — овчинные шубы, окрашенные в чёрную невыцветающую краску, и «пимы» — белые валяные сапоги). После закрытия (1893 г.) сереброплавильного завода овчинно-шубное и пимокатное производства стали главными в городе.
Введение в строй железнодорожной магистрали Турксиб (1929—1932 гг.) позволило построить в Барнауле меланжевый комбинат (1934 г.) — первый текстильный комбинат в Сибири (перерабатывал хлопок из Средней Азии). Были созданы также предприятия лёгкой, пищевой и деревообрабатывающей промышленности. В годы Великой Отечественной войны 1941—1945 годов в Барнаул были эвакуированы многие промышленные предприятия из Европейской части СССР — «Трансмаш», аппаратурно-механический, котельный заводы, радиозавод, спичечная фабрика и др. После войны реконструировались старые и строились новые предприятия, среди них — несколько крупных машиностроительных и химических.
Население: 74 тыс. человек — в 1926 году; 148 тыс. — в 1939; 303 тыс. — в 1959; 439 тыс. — в 1970; 533,9 тыс. — в 1979; 606,2 тыс. — в 1992; 593,6 тыс. — в 1996.
Город расположен вдоль крутого левого берега Оби, занимая прилегающие террасы долины Барнаулки и полого спускающийся к ней коренной склон Приобского плато. У Барнаулки находится исторический центр города. По первому плану (1785 г.) Барнаул застраивался деревянными зданиями, образующими прямолинейные улицы и прямоугольные кварталы, укреплялись берега рек, создавались каналы. По второму генеральному плану (1835), закрепившему регулярную планировку, строительство велось по «опробованным» проектам 1809—1812 годов (с участием местных архитекторов А. М. Молчанова, Я. Н. Попова, Л. Иванова). В стиле классицизма были построены ансамбли Демидовской и Соборной площадей, Петропавловской улицы, комплекс зданий сереброплавильного завода, Горное училище (1862), госпиталь (1819—1840), канцелярия Главного управления Горного округа (1825—1839), дом начальника округа с парком, театр, заводские типография (1824) и лаборатория (1840, ныне краеведческий музей). После пожара 1917 года, уничтожившего центр, Барнаул застраивался по проекту «города-сада».
По плану 1938 года город разделён на промышленную (северную) часть и расположенные у реки жилые районы. По плану 1950 созданы главный проспект с площадью, застроены кварталы вдоль проспекта и другие. В 1960-х — 1980-х годах появились новые жилые районы с 4- и 5-этажными зданиями, затем — с более высокими, построены гостиницы, административные и общественные здания (в т. ч. краевая библиотека, 1966 г., арх. В. Н. Зонов).
Театры: драматический, музыкальной комедии, юного зрителя, кукол. Филармония. Дворец спорта. Музеи: краеведческий, изобразительных и прикладных искусств.
