U bližoj okolici Travnika pronađeni su ostaci raznih kultura koje su se u određenim historijskim periodima smjenjivale na ovom prostoru. Prvi tragovi života potiču iz mlađeg kamenog doba, neolita.
Nađeni su na lokalitetima Nebo i Mujevine u dolini Bile i Crkvine u dolini Lašve, a pripadaju trećem i drugom mileniju prije naše ere. Rimljani ove krajeve zauzimaju početkom naše ere i u njima ostaju sve do propasti Zapadnog rimskog carstva 476. godine. I u Travniku se naišlo na tragove rimskog boravka, kao što su opeka, grnčarije, novci i nadgrobna ploča sa natpisom.
Na mnogim mjestima su nađeni ostaci željezne troske koji ukazuju na eksploataciju željezne rude u ovim krajevima. Rimski robovi su ispirali zlato iz rijeke Lašve i njenih pritoka, o čemu svjedoče mnogobrojne gomile pijeska uz obale rijeke. Naselja su bila međusobno povezana mrežom lokalnih puteva, koji su se naslanjali na glavni drum Salona – Argentarija. Teritorijalno upravne jedinice srednjovjekovne Bosne bile su župe, od kojih je jedna obuhvatala poriječje rijeke Lašve.
Župa Lašva se prvi put spominje 1244. godine u Povelji ugarskog kralja Bele IV. U sklopu ove župe je bio i kraj oko današnjeg Travnika. Na području nekadašnje župe Lašve utvrđeno je postojanje velikog broja stećaka, srednjovjekovnih nadgrobnih spomenika. Evidentirano je oko 900 ovakvih nadgrobnika. Sačuvano je i nekoliko srednjovjekovnih utvrđenih gradova (Travnik, Torican, Vrbenac, Skaf i Kastel).
Kao posjednik imanja u župi Lašva često se spominje tepčija Batalo Šantić. Tepčija je oznaka za odgojitelja mladih plemića na kraljevskom dvoru. Batalo je podigao dvor u Toricanu, na području današnjeg Turbeta, a u blizini njega i mauzolej u kome je sahranjen. Među najbolje sačuvane tvrđave spada travnički Stari grad (Kastel). Smješten je na prirodnom uzvišenju, koje je sa tri strane okruženo vodenim tokovima što mu otežava pristup. Podignut je u prvoj polovini XV stoljeća kao odbrambeni punkt pred turskom najezdom koja je prijetila sa istoka. Već 1463. godine u jednom trogirskom izvještaju se kaže da su Turci pored nekih drugih bosanskih gradova zauzeli i Travnik. Ujedno je to i prvo spominjanje imena ovog grada u njegovoj historiji.
U toku XVI i XVII stoljeća ispod tvrđave se formira manje naselje, kasaba, sa glavnim trgom Baš-čaršijom, na mjestu današnje džamije Sulejmanije. Baš-čaršija se spominje 1590. godine u vezi sa gradnjom kamenog mosta preko rijeke Lašve. Godine 1660. turski putopisac Evlija Čelebija pominje džamiju u Baš-čaršiji i pored nje han i hamam i još sedamnaest džamija, što je za ono vrijeme nerealan broj.
Do kraja XVIII stoljeća u Travniku je moglo biti izgrađeno pet džamija: gradska u tvrđavi, Varoška džamija u istoimenoj mahali, Jeni džamija u Hasan-aginoj mahali, Gazi-agina džamija na glavnom trgu i, možda, džamija u mahali Šumeće, istočno od Starog grada. Krajem XVIII stoljeća Travnik postaje upravni centar Bosanskog pašaluka. Nakon ratnog pohoda austrijskog princa Eugena Savojskog na Bosnu i velikog požara kojeg je u Sarajevu izazvao bosanski vezir defterdar Halil-paša prenosi vezirsku stolicu iz Sarajeva u Travnik. Od 1699. godine, uz dva manja prekida, Travnik će biti sjedište bosanskih namjesnika. Za to vrijeme grad se ekonomski i teritorijalno razvija i postaje važan zanatski i trgovački centar.
U prvoj polovini XVIII stoljeća na periferiji grada, na lijevoj obali Lašve, izgrađena je vezirska rezidencija, zgrada Konak. To je bilo veliko zdanje građeno u bosanskom arhitektonskom stilu. Uz nekoliko popravki, odolijevalo je vremenu preko dvije stotine godina, ali je nažalost, nakon Drugog svjetskog rata srušeno. U Konaku je u toku 150 godina stolovalo 77 bosanskih vezira, od kojih je nekolicina više puta postavljana na tu funkciju, tako da je bilo ukupno 90 promjena na vezirskoj stolici. Sedam vezira je umrlo u Travniku.
U vezirsko doba u Travniku su podignuti mnogi objekti – džamije, medrese, hamami, hanovi, bezistani, vodovodi, ulične česme... Kao veliki donatori ističu se Mehmed-paša Kukavica, hadži Ali-beg Hasan Pašić i Sulejman-paša Skopljak. Veći broj spomenika iz tog vremena uništen je u čestim požarima. Katastrofalne razmjere imao je požar koji je izbio u septembru 1903. godine. U njemu su do temelja izgorjeli mnogi objekti, kuće i dućani u Donjoj čaršiji i kompletne mahale na lijevoj obali Lašve.
Početkom XIX stoljeća Travnik postaje i diplomatsko sjedište. Najprije Francuska, 1906. godine, a godinu dana poslije i Austrija, otvaraju svoje konzulate u Travniku. Po dogovoru velikih sila, na Berlinskom kongresu 1878. godine Austro-Ugarska monarhija je dobila pravo da zauzme Bosnu i Hercegovinu, a 1908. godine službeno je proglasila i njenu aneksiju. Uspostavljanjem nove vlasti u zemlji, prilike će se u Travniku naglo izmijeniti. Grad se polako počinje uključivati u industrijsku epohu.
Otvaraju se prvi industrijski pogoni Tvornica duhana (1893.), Tvornica šibica (1901.), preduzeće za preradu drveta „Ugar“ u Turbetu (1912.). Razvoju grada doprinosi i prolazak željezničke pruge, koja ovu regiju povezuje sa ostalim dijelovima monarhije, te izgradnja hidrocentrale (Plava voda) koja snabdijeva grad elektičnom energijom.
