9世纪时就已经有德黑兰这个村庄了，但在蒙古人到达前附近的赖伊(Rey)是当地最主要的城市。但13世纪蒙古军摧毁赖伊后许多人逃往德黑兰。1340年德黑兰就成为一个“著名的村庄”。

17世纪德黑兰成为萨非王朝的首都。太美斯普一世建立了一个市场和一堵城墙。但后来有一次阿拔斯一世在出军与乌兹别克人作战时经过这里生病后，德黑兰又失宠了。18世纪初德黑兰再次成为首都，但后来又失宠。最后于1795年卡扎尔王朝的阿迦·穆罕默德—汗在德黑兰加冕并最终将它定为首都。此时德黑兰约有一万五千居民。到1900年城市不断扩大，已有25万居民了。

第二次世界大战中苏联和英国军队入驻德黑兰。1943年在这里召开了由美国总统富兰克林·德拉诺·罗斯福、英国首相温斯顿·丘吉尔和苏联元首约瑟夫·斯大林出席的德黑兰会议。

1976年德黑兰已有450万居民。1978年9月8日，伊朗国王的军队向反对国王的暴乱示威者开枪，德黑兰市内被施加戒严。1979年伊斯兰革命爆发，国王被推翻。美国大使馆被占领导致美伊关系急剧恶化。

在1980年到1988年的两伊战争中德黑兰多次被飞毛腿导弹攻击和被空袭，上千居民丧生。