Истоки истории народов Югры восходят к эпохе позднего ледникового периода, когда движущиеся льды сформировали равнинный ландшафт Западной Сибири. На территории национального округа обнаружены следы пребывания людей эпохи палеолита. Древнейшие из найденных стоянок возникли около 12-15 тысяч лет назад.
В пределах Ханты-Мансийска археологи недавно раскопали городище предков ханты и манси, открывшееся в оползне склона сопки. Поселение существовало в IV-VI веках. В культурном слое были найдены обломки керамической посуды, бронзовые ножи, медные молотки, каменные иглы, остатки очагов и кости животных. Всего было собрано более 1000 артефактов. Находки можно осмотреть в местном краеведческом музее. Исследователи установили, что главным занятием местного населения были охота и рыбалка, разведение домашнего скота.
В XII-XIII столетиях у слияния Иртыша с Обью сложилось Белогорское княжество ханты. По местным преданиям, на его территории находились важные святилища, в которых обитали шаманы-предсказатели. Столицей этого государственного образования был укрепленный еловым частоколом городок, существовавший на берегу Иртыша недалеко от современного Ханты-Мансийска. В последней четверти XVI века здесь правил князь ханты Самар.
В 1583 году в эти места добрались казачьи отряды атамана Ермака, вооруженные огнестрельным оружием. Хотя в арсенале защитников города были лишь архаичные луки и копья, они оказали отчаянное сопротивление захватчикам. После штурма деревянных укреплений оставшиеся в живых воины князя Самара сдались победителям. Сам же правитель ханты погиб в бою.
К XVII веку русские колонисты активно передвигались по просторам завоеванной Западной Сибири. В 1637 году в городе Самарово, носящего имя легендарного князя, возник центр конного извоза – Самаровский ям. Здесь обосновались сотни ямщиков, развозивших почту и пассажиров по таежным трактам. В 1775 году императрица Екатерина II подписала указ о создании Тобольской губернии. В ее состав вошли земли ханты и манси.
На рубеже XIX-XX столетий в Самарово провели телеграфную линию. Здесь действовала пристань для торговых и пассажирских пароходов, курсировавших по Иртышу и Оби. В 1930 году решением советского правительства в Тюменской области был выделен Остяко-Вогульский национальный округ (Ханты-Мансийский национальный округ – Югра). В следующем году развернулось строительство окружного центра. Поселок под названием Остяко-Вогульск заложили в 3 км от деревни Самарово, на северном склоне Самаровской сопки. Сюда направили около 37 000 спецпереселенцев из Украины, Поволжья, с Урала. В 1940 году населенный пункт получил свое современное имя.
В 1950-1960-х годах в Ханты-Мансийском национальном округе были открыты нефтяные и газовые месторождения колоссального объема. Это дало мощный импульс к развитию столицы Югры, ставшей центральной базой поисковых геологических экспедиций и вахтовых бригад нефтяников. Буровики обнаружили вблизи Ханты-Мансийска источники минеральных вод, и с 1953 года в Долине ручьев начал принимать гостей бальнеологический санаторий. В городе построили речной порт и автовокзал, в расположенном в окрестностях аэропорту, который существовал с 1930-х годов, возвели пассажирский терминал. На улицах появились современные здания, гостиницы, офисы нефтегазовых компаний, торговые и культурные центры. В 2001 г. первых студентов принял Югорский государственный университет.
Еще в 1996 году было завершено строительство асфальтированной автомагистрали, соединившей столицу округа с крупнейшими городами автономии – Сургутом, Нефтеюганском, а также с областным центром – Тюменью. В 2004 году через реку Иртыш перекинули автомобильный мост. Ширина его пролета над судоходным фарватером составила 231 м. К началу 2020-х численность населения Ханты-Мансийска превысила 100 000 жителей.
