大同历史悠久，境内桑干河支流、御河纵贯南北。古称平城、云州、云中，辽代改称大同，曾是北魏京都，辽金陪都，明清重镇，处在内外长城之间，是北方的边陲重地，是胡汉文化交融的地方，具有多民族交融形成的独特文化。早在战国时期，赵武灵王就是在大同摈弃汉人笨重的战车长袍，推广轻便的胡服骑射，从而成就一代霸业。西汉时，刘邦率军抗击匈奴，在平城白登山被困七天七夜，后来用陈平的计策，贿赂匈奴单于的妻子阏氏，才得以突围。白登战争失利使西汉政府改变对匈奴的策略，与匈奴结下和亲之约，也就有后来传为佳话的昭君出塞。北魏登国元年（386），鲜卑族首领拓跋珪在盛乐（今内蒙古和林格尔）建立北魏。天兴元年（398）七月，北魏迁都于平城（今大同市内），经历六帝七世，直到太和十八年（494）魏孝文帝迁都洛阳为止，平城作为北魏的都城近百年。北魏在平城“营宫室、建宗庙、立社稷”，经过近百年的苦心经营，平城成为当时北方的政治、军事、经济和文化中心。辽金时西京大同再度兴盛于北方，成为中原与北方少数民族交往的中转站，联系各民族的纽带，大同再度辉煌。辽重熙十三年（1044），辽兴宗把云州升为西京府。云州又被列入五京，成为辽国京师的陪都。清宁八年（1062），辽人仿照鲜卑族人立五帝丈六金像的做法，“奉安诸帝石像、铜像”，在云州建筑规模宏大、祖佛一体的华严寺。明朝时大同改变都城文化风貌。朱元璋率明军攻克元大都，结束元朝在全国的统治，元军残部退回蒙古，但仍对明朝北部边境构成严重威胁。明王朝因此格外重视北部边境的防御，在北方设立9个防务重镇，称为九边，大同成为九大军事重镇之一，其中大同镇的战略位置尤为重要，当时全国十二分之一的军队驻守在这里，明成祖和明英宗都曾到此御驾亲征，有“大同士马甲天下”的美誉。洪武五年（1372）朱元璋派大将徐达督率军民，在辽、金、元时期土城的基础上，把大同扩建成新的砖城。清顺治二年（1645）五月，清廷派恭顺侯吴惟华攻下大同，大同归清。光绪二十六年（1900），大同义和团和全国一样风起云涌，有四五百人，设4个团，杀洋人，烧教堂。七月下旬被官府暴力扑灭，马正太等8名首领被杀。八国联军侵入北京后，慈禧携同光绪西逃，光绪二十六年（1900）8月30日到大同，驻跸4日，沿途狂奔乱逃，军令不行，所过州、县“十室九空”，给大同百姓带来奇祸。辛亥革命武昌起义后，大同人民于1911年11月30日午夜举义，攻下总兵府，成立军政府，后清军围城，太原革命军派续桐溪率忻代宁公团北上增援，与清军对峙。直到12月11日达成协议，革命军南撤。1937年9月25日凌晨，震惊中外的平型关战役发生在大同灵丘县白崖台乡的乔沟，八路军一一五师将士在林彪和聂荣臻率领下，全歼侵华日军坂垣师团辎重部队1000余人，缴获大批武器和军用物资。杨成武率领独立团在灵丘驿马岭阻击歼灭日军增援部队300余人。该战既是八路军挺进华北抗日前线的首战告捷，也是抗战以来中国军队出击日军的第一个辉煌胜利。
大同境内名胜古迹遗存众多：五岳中的北岳恒山，是塞外高原通向冀中平原之咽喉要冲，是佛教、道教、儒教三教同修的圣地，主峰天峰岭海拔2016．1米，被称为“人天北柱”“绝塞名山”。境内有全国“文物之最”6处。（1）北魏风韵的世界文化遗产“云冈石窟”，位于大同市西16千米的武周山麓，依山开凿，东西绵延1000米，现存洞窟53个，石雕造像5万余尊。其中，尤为珍贵的是第十六至二十窟，世称“昙曜五窟”，是北魏名僧昙曜奉文成帝旨意开凿的，距今1500余年。昙曜五窟中的五尊大佛，是北魏几代帝王的真实写照，脸上、脚上的黑痣也相吻合。《魏书》记载：“是年诏有司为石像，令如帝身。既成，颜上足下，各有黑石，冥同帝体上下黑子。”（2）华严寺大雄宝殿，建筑面积之宏伟，殿顶鸱吻之高大，均为全国佛寺之最；华严寺天宫楼雕塑艺术，堪称辽金时期“海内孤品”。（3）善化寺是国内现存最完整的辽金寺院。（4）九龙壁建于明朝洪武年间（1368—1398），是明初代王朱桂府的照壁，是国内建筑最早、规模最大、保存最好的龙壁。（5）悬空寺是中国唯一的高空绝壁建筑，也是中国罕见的佛、道、儒三教合一的寺庙。（6）雁塔为国内建筑罕见的城墙上八角七级空心砖质瞭望塔。
大同市有市级以上非物质文化遗产保护项目103项。其中，国家级保护项目有雁北耍孩儿、灵丘罗罗腔、恒山道乐、晋北鼓吹、广灵染色剪纸、左云楞严寺寺庙音乐、北路梆子、大同铜器制作技艺8项。
大同是中国首批历史文化名城，中国首批13个较大的市之一、中国优秀旅游城市、中国雕塑之都、中国大古都之一、中国特色魅力城市200强、全国性交通枢纽城市、最具生态竞争力城市、最具旅游文化发展潜力城市、国家园林城市、国家新能源示范城市、影响世界的中国文化旅游名城、中国十佳运动休闲城市、中国避暑旅游城市、全国双拥模范城市、丝绸之路十佳特色旅游城市、国家级旅游改革创新先行区、最美中国榜上榜城市、美丽山水城市、最具投资潜力旅游目的地城市、中国最具投资潜力避暑旅游城市、全国十佳冰雪旅游城市。