Указ о строительстве крепости в этих местах был подписан Петром I ещё 29 февраля 1708 года. А сам город был заложен 18 июля 1709 года. Назначение крепости было понятно, она служила защитой торговых путей юго-востока, которые вели в Монголию и Китай. Бикатунский острог был построен в стрелке между реками Бии и Катунь.
Однако уже ровно через год крепость была подвержена нападению и разрушена кочевниками — джунгарами. Её восстановили к 1718 году, но уже гораздо выше по течению реки. И такое расположение привело к изменению самого названия. С этого момента поселение стало именоваться Бийским острогом. Именно он в середине XVIII века сыграл очень важную роль в добровольном вхождении алтайцев в состав Российской империи.
Существуют данные, что до 1779 года Бийская крепость находилась в составе Тобольской губернии. В период правления Екатерины Великой, городу присвоили звание уездного. А с 1783 года стал частью Колыванской губернии. А в конце века город стал административно подчиняться городу, который ныне носит название Новокузнецка. Неточности в исторических документах той поры привели к спору между Бийском и Барнаулом за право присвоения одному из них звания первого города в Алтайском крае.
В феврале 1804 года была образована Томская губерния, внутри которой оказался Бийский уезд и в том же году ему был присвоен герб. Начало XIX века привело к тому, что Бийск несколько раз признавали то селом, то уездным городом.
В 1846 году крепость, с которой началась история города, была ликвидирована и в связи с этим поменялось и назначение Бийска. Из военно-административного, город трансформируется в торгово-промышленный. С этого времени здесь стали строить различные заводы по переработке разнообразного местного сырья (среди них паровая мельница, кожевенный, лесопильный, винокуренный заводы, ткацкая фабрика, и несколько мастерских, обрабатывающих металл.
Время перед революцией было довольно благоприятным для Бийска в целом. Накапливался денежный капитал и и образовывались первые банки. Сюда стали вливаться даже иностранные капиталы, которые вливались в золотодобычу, лесоразработки, зерновое хозяйство и маслосыроделие. Кроме того здесь существовали местные кредитные организации и несколько крупных государственных банков.
Что касается религиозной стороны жизни местности, то именно Бийск почти век (1830-1917) являлся центром Алтайской Духовной миссии. В этом городе настоятелем архимандритом Макарием был сделан один из первых переводов Библии с оригиналов на русский язык. Этот перевод до сей поры не потерял всей своей важности.
В декабре 1917 года в Бийске установилась власть Советов. Красногвардейцы из этого города участвовали в сражениях против белочехов. А в июне 1918 году они перешли под руководство Временного Сибирского правительства а после адмирала Колчака. Всё это время в городе действовала подпольная группа большевиков П.Н. Мерлина.
Великая Отечественная Война хоть и не дошла до Бийска, однако отсюда на фронт было отправлено около 26,5 тысяч человек. А на территорию города были эвакуированы несколько крупных предприятий по машиностроению, котельный завод, спичечная фабрика. Кроме того в это время Алтайский край выпускал необходимую для всей страны продукцию. Здесь было размещено два десятка госпиталей, в которые направлялись раненные солдаты для восстановления здоровья. В общей сложности почти за четыре года войны сюда доставили более чем двести тысяч человек.
В 1975 году Верховный Совет решил разделить город на два района, однако с началом XXI века Приобский и Восточный районы были снова объедены.