Поселения и стоянки древних охотников и рыболовов возникали на месте будущего города в эпохи неолита, бронзы, раннего железа и средневековья, но постоянное население возникло только в XVI веке. Первое по времени описание зырянского погоста Усть-Сысольска (русское название дано по расположению на устье реки Сысолы) известно по сотной (копии) с писцовых книг 1586 года. В то время здесь стояла церковь с тремя дворами причетников (церковных служителей), окруженными стоящими "врозни" (вразброс) шестью крестьянскими дворами. Тем же годом датируются первые сведения о починке Слободка, который впоследствии вошёл в состав города.
В последней трети XVII-начале XVIII веков начался быстрый рост Усть-Сысольска, обусловленный прежде всего интенсивным заселением и сельскохозяйственным освоением района самого Усть-Сысольска, бассейна верхней Вычегды, а затем и Печоры. В этом движении народонаселения Усть-Сысольск стал промежуточной пристанью и перевалочной базой. Некоторые из переселенцев, освоившись с обстановкой, здесь же оседали. В связи с тем, что Усть-Сысольск и его окрестности заселялись выходцами из разных районов Коми края и из соседних русских земель, здесь сложился особый (приусть-сысольский) диалект коми языка.
По мере освоения верхней Вычегды и Печоры Усть-Сысольск стал географическим центром территории, где располагалась основная часть коми населения, а в силу того, что он находился на пересечении важнейших путей сообщения, - в определённой мере и экономическим центром края. На развитие Усть-Сысольска оказало также влияние закрытие правительством в конце XVII века старинного торгового пути из центра России в Сибирь (Вологда - Устюг - Сольвычегодск - Яренск - Усть-Вымь - Турья - Ижма; затем реки Печора и Уса или через Щугор за Урал). Главные пути переместились на юг, за пределы Коми края. Но в то же время усилилось движение по Вычегде, Сысоле и Кельтме в Прикамье и в Сибирь. В связи с этим старые торговые центры - Яренск, Усть-Вымь, Турья начали терять своё значение, уступая место Усть-Сысольску. В середине XVIII века Усть-Сысольск продолжал расти и превратился в крупный волостной центр.
25 января 1780 года погост Усть-Сысольск именным указом Екатерины II был преобразован в уездный город и вместе с уездом вошёл в состав Вологодского наместничества. В состав нового Усть-Сысольского уезда были переданы выделенные из Яренского уезда бассейны рек Сысолы, верхней Вычегды, Вишеры и верхней Печоры. Сюда же были включены селения по реке Летке, находившиеся с середины XVII века в Слободском уезде Вятского края, и бассейна верхней Лузы (Лойма, Спаспоруб, Ношуль, Объячево), числившиеся с конца XVI века в составе Сольвычегодского уезда. 16 января 1784 года был утвержден генеральный план города. Расцвет Усть-Сысольска связан во многом с купеческой семьей Сухановых, при поддержке которой началось строительство каменных храмов.
1 января 1918 года в Усть-Сысольске была провозглашена советская власть, а на следующий день - создан городской Совет рабочих, крестьянских и солдатских депутатов. 15 ноября 1919года Усть-Сысольск заняли белые, но уже 2 декабря красная армия вернула контроль над городом.
26 марта 1930 года по постановлению ЦИК СССР город получил название Сыктывкар (на языке коми кар - "город", Сыктыв - название реки Сысолы). В 1936 году была образована Коми АССР, и Сыктывкар стал её столицей.
13 декабря 1968 году в черту города был включён рабочий посёлок Эжва (прежде - Слобода) и образован Эжвинский район Сыктывкара. До 1988 года город состоял из трёх районов: Куратовского, Октябрьского и Эжвинского. В 1983 году в черту Сыктывкара были включены, а в 1990 году снова выделены как самостоятельные рабочие посёлки Краснозатонский и Верхняя Максаковка, посёлки Выльтыдор и Верхний Мыртыю. 23 ноября 1990 года Сыктывкар стал столицей Коми ССР, а 26 мая 1992 года - Республики Коми.
Застройка города обусловлена излучинами рек и имеет радиально-дуговую сеть, вытянутую вдоль рек Сысола и Вычегда. В постсоветский период город сохранял значение крупного лесопромышленного центра. Здесь действовали заводы лесного машиностроения и опытный судомеханический, фабрика нетканых материалов, предприятия стройматериалов и пищевой промышленности. Имелись Коми научный центр РАН, университет, педагогический институт, филиал Лесотехнической академии Санкт-Петербурга.
