La ville a été fondée en 1701 par l'aventurier français Antoine Laumet de La Mothe, sieur de Cadillac. Au début, la colonie s'est appelée fort Pontchartrain du détroit en l'honneur du comte de Pontchartrain, ministre de la Marine de Louis XIV, et selon la configuration des lacs Sainte-Claire et Érié dont elle occupe les rives occidentales. Une colonie se développait à Détroit, mais sa présence n'avait pas consolidé les liens entre les tribus de l'Ouest et les Français. Presque toutes les fourrures prenaient la route de New York.
Après la capitulation de Montréal en 1760, le major Rogers et ses 200 Rangers furent envoyés pour prendre possession de Détroit, alors sous la coupe française de François-Marie Picoté, sieur de Belestre II. Ils rencontrèrent Pontiac en chemin et ce dernier se montra pacifique avec ces hommes qui tout récemment avaient été ses ennemis. Il faut dire que les Britanniques avaient alors promis aux indiens de l'ouest des échanges commerciaux plus avantageux dans le but d'acquérir leur loyauté. Or, les intentions des Britanniques étaient bien différentes de leurs promesses. Les Français avaient pris l'habitude d'approvisionner leurs alliés indiens en fusils et en munitions en plus de mettre à leur disposition plusieurs services gratuits. Le général Amherst décida que, dorénavant, s'ils désiraient des armes, les indiens devraient les obtenir dans des échanges commerciaux. De plus, les tribus devraient maintenant se rendre elles-mêmes aux postes de traite britanniques pour faire du commerce et il serait interdit aux commerçants britanniques d'acheter leurs biens avec du rhum. Les indiens étaient furieux et ne manquèrent pas de protester. En juin 1761, selon le nouveau commandant de Détroit Donald Campbell, les Outaouais incitaient « toutes les nations de la Nouvelle-Écosse jusqu'à l'Illinois à prendre la hache de guerre contre les Anglais. »
Lorsque les troupes britanniques arrivèrent à Détroit, elles avaient en leur possession le texte du traité de Paris par lequel la France renonçait à ses possessions en Nouvelle-France. Les Potowatomis et les Hurons se dissocièrent alors de Pontiac et brisèrent l'alliance. Le 25 juillet, Jacques Godfroy revint du fort Chartres en Louisiane avec un mauvaise nouvelle ; la France n'enverrait aucun renfort pour venir en aide à Pontiac. Le moral était à son plus bas lorsque, le 29 juillet, les Britanniques organisèrent une contre-attaque et 247 soldats surgirent du fort Détroit. Pontiac et ses hommes avaient été informés de l'attaque par des Canadiens et attendaient les soldats britanniques qui furent mis en pièces.
Pontiac entreprit alors de se rendre lui-même en Louisiane pour demander des renforts au commandant Neyon. Il arriva sur les lieux en avril 1764 et Neyon lui expliqua qu'il ne désirait pas se battre puisque la France et la Grande-Bretagne étaient de nouveau en paix. Pendant son absence, un rival de Pontiac nommé Manitou, entreprit de mettre fin aux hostilités et de pacifier les derniers partisans de Pontiac.
En 1783, aux termes du traité de Paris, Détroit fut cédée au nouveau pays indépendant des États-Unis d'Amérique. Cependant les Britanniques refusèrent d'obéir à cette partie du traité. Pas avant 1796 Détroit fut-elle réellement donnée aux États-Unis.
En 1805, Détroit a subi un incendie dévastateur, qui a détruit la majeure partie de l'architecture coloniale française de la ville. Peu après, le père Gabriel Richard a dit, meliora de Speramus ; cineribus de resurget (« nous espérons de meilleures choses ; il résultera des cendres ») qui sont devenues la devise officielle de la ville. Le juge Augustus B. Woodward a conçu un plan semblable à la conception de Pierre Charles L'Enfant de la ville de Washington.
Pendant le XIX siècle, les planificateurs de ville, suivant la philosophie de City Beautiful ont construit un certain nombre de bâtiments des styles Beaux-Arts et baroque. Vers la fin du siècle, Détroit était alors surnommée le « Paris du Midwest » pour son architecture élégante et espaces publics ouverts.
Entre 1900 et 1930, la ville s'est développée énormément, car sa population a monté de 265 000 à plus de 1,5 million habitants. La croissance explosive de la ville n'est pas venue sans coût. L'air et l'eau du secteur sont devenus pollués, et son bord d'eau est devenu en grande partie industriel, interdit aux résidents. Les états de taudis se sont développés dans les parties de la ville, en particulier la partie d'est, qui est devenu de plus en plus habité par les Afro-Américains dès 1920. La tension raciale entre les résidants noirs et blancs a mené aux émeutes en 1943.
En 1950, Détroit atteint une population de 1 850 000 habitants. Par la suite ce nombre eut tendance à diminuer, en raison du nouveau système d' Interstate highway permettant à des résidants de se déplacer aux banlieues et de conduire au travail dans la ville.
Tandis que la population blanche de la ville diminuait après 1950, sa population noire continua à se développer, car les noirs pauvres du Sud ont émigré dans la ville. Mais même pendant que le pourcentage des résidants noirs augmentait, ils sont restés ont la plupart du temps nié un rôle dans le gouvernement et l'économie de la ville. Le 23 juillet 1967, une émeute massive a éclaté du partie d'est de la ville. Il est devenu un des émeutes le plus sanglante et destructives dans l'histoire des États-Unis, causant 43 décès, 467 dommages, et plus de 2 000 bâtiments détruits.
La réputation de la ville est devenu très endommagée par les émeutes, et la population blanche la ville ont quitté la ville dans encore de plus grands nombres. Par le début des années 70, les Afro-Américains ont formé une majorité de la population de la ville, et en 1973 le premier maire noir de la ville, Coleman Young, a été élu.
Young, un membre de la gauche du parti démocrate, sont devenus une figure controversée. Tandis qu'il était aimé par une grande partie des habitants noirs de la ville, il était impopulaire parmi des blancs et des hommes des affaires. La population et le déclin économique de la ville ont continué selon sa règle, qui a duré jusqu'en 1993.
Aujourd'hui la ville lutte pour renverser des décennies de déclin. Néanmoins, elle montre des signes de renaissance dans quelques voisinages (notamment au centre-ville et sur le long de la rivière), et son gouvernement a établi des relations améliorées avec le milieu d'affaires.
Détroit tient une place stratégique dans le complexe des Grands Lacs. Elle est surtout célèbre pour avoir été le berceau de l'automobile américaine, grâce à Henry Ford dès 1899. Gourmande en surface, cette industrie s'est rapidement déplacée en banlieue : Hamtramck, Highland Park… Aujourd'hui encore s'y trouvent les grands constructeurs automobiles américains comme la Ford Motor Company ou encore la General Motors.
