Według relacji Ephraima Ignatiusa Naso, świdnickiego kupca, podanej w jego książce z 1667 – "Phoenix redivius ducatum Swidnicensis et Javroviensis", osada Waldenburg, pospolicie zwana Wallenberg, istniała już w 1191. Nazwę swą zawdzięczać miała pielgrzymkom do drewnianego kościółka na pagórku (niem. wallen – pielgrzymować), lub staremu grodowi pośród lasu. Ta druga wersja jest bardziej prawdopodobna, jest bowiem faktem, że w pobliżu tego kościółka, przy którym tryskało źródło wody mineralnej, istniał nizinny gród otoczony wałami i fosą. Stare zapisy podają nazwy: Waldenburg (1400 r.) i Waldenberg (1372 r.), co można przetłumaczyć jako "leśny gród" lub "leśna góra".
Palisadowy gród wałbrzyski, z wałem dochodzącym do 8 m wysokości, był słowiańskim okopem pierścieniowym. Miał 44 m długości i 32,5 m szerokości. W jego miejscu istniała prawdopodobnie osada słowiańska. Wydaje się więc, że Wałbrzych wyrósł z dawnego grodziszcza na pagórku, w pobliżu borów obszernej kotliny, do której zapuszczali się osadnicy z nizin, wąwozem Pełcznicy.
Historyczny rodowód miasta wywodzi się z czasów wczesnośredniowiecznych, prawdopodobnie z końca XII w. W okresie tym istniała już leśna osada słowiańska, która z biegiem lat przekształciła się w mały gródek warowny, wioskę, a w końcu w miasto. Pierwsza w pełni wiarygodna informacja o Wałbrzychu pochodzi z 1305 r. Z tego bowiem okresu zachował się dokument określający wysokość świadczeń parafii śląskich na rzecz biskupstwa wrocławskiego, wśród których został wymieniony także Wałbrzych. Status miasta Wałbrzych uzyskał w latach 1400–1426. Z roku 1426 pochodzi historyczna wzmianka o Wałbrzychu jako mieście liczącym ok. 200 mieszkańców.
Dzieje Wałbrzycha od 1278 r. związane były z losami księstwa świdnickiego, a od 1326 r. z księstwem świdnicko-jaworskim i zamkiem Nowy Dwór, wzniesionym ok. 1290 r. w Podgórzu na Górze Zamkowej przez Bolka I, księcia świdnickiego. W 1392 r. księstwo świdnicko-jaworskie przeszło pod panowanie czeskie.
Miasto wielokrotnie zmieniało właściciela. Przez ponad 250 lat Wałbrzych i okoliczne wsie znajdowały się w posiadaniu rodu Czetryców, czego istniejącym śladem jest zespół pałacowy budowany w latach 1604–1628, tzw. Pałac Czetryców, obecna siedziba Państwowej Wyższej Szkoły Zawodowej.
W 1738 r. miasto i przyległości kupił Konrad Hochberg, właściciel sąsiadującego zamku Książ, jednego z trzech największych w Polsce. Zamek był budowany i rozbudowywany począwszy od XIII w. Jest połączeniem wielu stylów architektonicznych. Po siedemdziesięciu latach pozostawania w rękach rodu Hochbergów miasto przestało być własnością prywatną i w 1808 r. zaczęło wieść niezależne życie.
Wieki XV i XVI to okres rozwoju rzemiosła tkackiego, którego apogeum przyniósł XVIII w. Był to równocześnie koniec wałbrzyskiego tkactwa. Jego miejsce zajęło włókiennictwo, a także górnictwo węglowe, dynamicznie rozwijające się od połowy XVIII w.
Według przekazów historycznych w roku 1604 Diprand Czetryc wydał "ordunek węglowy", który regulował sprawy wydobycia, magazynowania i sprzedaży węgla oraz wynagrodzenia gwarków. W roku 1747 czynnych było w Wałbrzychu 7 kopalń węgla, a w 1805 r. 54 szyby zatrudniały 895 górników. Wiek XIX i początek XX to dla miasta dalszy dynamiczny rozwój istniejących i nowo powstałych gałęzi przemysłu: włókienniczego, ceramicznego, szklarskiego, metalowego oraz górniczego. Do dzisiaj pracuje powstała w 1818 r. mechaniczna przędzalnia lnu, uruchomiona w 1920 r. odlewnia żeliwa i fabryka maszyn oraz od 1922 r. fabryka lin i drutu. Nadal z powodzeniem wyroby swe sprzedają dwie, z trzech istniejących, fabryki porcelany powstałe w 1829 i 1845 r.
W miarę rozwoju miasta następowała rozbudowa jego infrastruktury komunalnej. Pierwsza linia kolejowa połączyła Wałbrzych i Wrocław w 1843 r., a od 1896 r. można było dotrzeć pociągiem do Kłodzka i Czech. Miasto uzyskało także wszelkie niezbędne urządzenia komunalne: elektryczność w 1896, gaz w 1868, wodociągi w 1905, komunikację tramwajową w 1898 r.
Wraz z rozwojem przemysłu miasto rozrastało się, zabudowując okoliczne tereny i wchłaniając sąsiednie osiedla. Obecny układ urbanistyczny jest wynikiem zarówno ukształtowania terenu, jak i faktu, że część dzisiejszych dzielnic była uprzednio odrębnymi miasteczkami zachowującymi swoisty klimat. W 1856 r. Wałbrzych otrzymał nowy ratusz. Wśród zabudowy miejskiej zaczęły wyróżniać się obiekty przemysłowe, kominy i piętrzące się hałdy. W 1939 r. miasto posiadało ok. 65 tysięcy mieszkańców.
Po II wojnie światowej, która – podobnie jak I wojna – nie spowodowała większego zniszczenia miasta, nastąpił jego wzrost przestrzenny przy zachowaniu ukształtowanego wcześniej charakteru przemysłowego. Granice administracyjne rosły dzięki dołączeniu kolejnych pobliskich gmin, jak i budowie nowych osiedli mieszkaniowych. Efektem tych zmian jest obecna powierzchnia miasta, wynosząca prawie 85 km².
Pochodzenie nazwy miasta
"Wałbrzych – miasto wśród gór" – tak według "Słownika Geograficznego Królestwa Polskiego" należy tłumaczyć nazwę miasta – Walmbrich. Miasto, nad którym wznosi się kopuła Chełmca (851 m n.p.m.), położone jest wśród zielonych wzgórz w centralnej części Sudetów Środkowych, na wysokości 450–500 m n.p.m., na pograniczu dwóch rejonów geograficznych: Pogórza Wałbrzyskiego i Gór Wałbrzyskich. Wałbrzych leży nad rzeką Pełcznicą.
Wałbrzych, po niemiecku Waldenburg, miał swoje dialektyczne nazwy: Walmbrich, Walbrich. Ta właśnie nazwa występuje w "Słowniku Geograficznym Królestwa Polskiego". Najbliższe współczesnej nazwie miasta było jej czeskie określenie Valbrich. Nazwę tę tłumaczono jako "miasto wśród gór" bądź "Lasogród".