Ślady osadnictwa ludzkiego na obszarze dzisiejszego Tbilisi sięgają IV i III tysiąclecia p.n.e.. Wykopaliska mówią też, że miasto i twierdza istniały tu około stu lat przed panowaniem Wachtanga I Gorgasalego, w drugiej połowie IV wieku, który rozbudował Tbilisi i wzniósł w nim swój pałac. Kierując się wolą zmarłego ojca, syn Wachtanga, Daczi I, rozbudował miasto i przeniósł do niego stolicę Kartlii. Odtąd Tbilisi, jako stolica państwa i ważny punkt strategiczny, było w ciągu całego swego istnienia celem najazdów różnych ludów i państw ościennych. Dlatego lata pokoju i stabilnego rozwoju przeplatają się w jego historii z latami wojen, najazdów i zniszczeń. W IV wieku Sasanidzi z Persji nałożyli na Kartlię obowiązek zapłaty daniny oraz zaczęli rozprzestrzeniać zaratusztrianizm. Początkowo nie udało im się obalić władzy królewskiej. Twierdza tbiliska stała się jednak siedzibą perskiego namiestnika, który pretendował do współrządzenia krajem. W VI wieku nastąpił wzrost wpływów perskich, a w 523 roku władza królewska została przez Persów całkowicie usunięta. Tbilisi staje się siedzibą marzpana – namiestnika perskiego rządzącego Kartlią.

W 627 roku cesarz bizantyński Herakliusz , po dwumiesięcznym oblężeniu zdobył Tbilisi. W pierwszej połowie VIII wieku rozpoczyna się długi, trwający do ok. 1050 roku, okres panowania arabskiego. Tbilisi staje się siedzibą emira, któremu faktycznie podlegał cały kraj. W drugiej połowie VIII wieku w mieście działa Abo z Tbilisi, bagdadczyk, który przyjął wiarę chrześcijańską, za co został stracony. Ogłoszony on został później patronem miasta. W 764 roku miasto zostało powtórnie na krótki czas zajęte i złupione przez Chazarów. Okres panowania arabskiego nie był dla miasta zbyt korzystny. Ludność chrześcijańska zmuszona została do opłaty haradżu, podatku pobieranego w pieniądzu od powierzchni posiadanej ziemi. Jednak konieczność obrony przed najazdami Bizancjum wymuszała rozwój umocnień miasta. Prawobrzeżna i lewobrzeżna części miasta połączone były mostem, a na skalistym brzegu Kury, tam gdzie dzisiaj wznosi się cerkiew Metechi, znajdowała się twierdza miejska. Od początku IX wieku postępuje rozpad państwa arabskiego. Próba przyłączenia Emiratu Tbiliskiego do Gruzji doprowadza do poddania się emira Tbilisi w wasalną zależność od króla gruzińskiego Bagrata IV (1032). Po opuszczeniu miasta przez Arabów (ok. 1050) Tbilisi zajęte zostało w 1068 roku przez Seldżuków, co zapoczątkowało krótki, lecz niezwykle dotkliwy okres panowania Turków seldżuckich, zwany dotąd w Gruzji „wielkim poturczeniem”.

Turcy opuścili miasto w 1122 roku, pokonani uprzednio w bitwie pod Didgori przez Dawida IV Budowniczego (1089-1125). Król ten przywrócił dawne polityczne i gospodarcze znaczenie Tbilisi, czyniąc go stolicą zjednoczonego państwa gruzińskiego. Państwo to osiągnęło szczyt swojego rozwoju za panowania królowej Tamary (1184-1213). Okres pomyślnego rozwoju miasta kończy się z początkiem lat dwudziestych XIII wieku, kiedy syn Tamary, Jerzy IV Lasza (1213-23), odnosi pierwsze porażki w walce z nadciągającymi Mongołami (1221).

W 1226 roku miasto zajął szach chorezmijski Dżalal ad-Din Manguberti, pokonawszy uprzednio Gruzinów w bitwie pod Garni (1225). W 1235 roku do granic Gruzji zbliżyli się Tatarzy. Na wieść o nadciągających napastnikach królowa Rudusan rozkazała podpalić Tbilisi, przenosząc swoją siedzibę do Kutaisi. Wkrótce spalone miasto zajęte zostało bez bitwy przez najeźdźców. Nastąpił okres bezwzględnej eksploatacji ekonomicznej kraju. Dopiero w latach 30-tych XIV wieku, po zwycięstwach Jerzego V Wspaniałego nastąpił okres stabilizacji i powolnej odbudowy. Wkrótce jednak Tatarzy powrócili do miasta. W latach 1386-1403 Gruzję 8-krotnie najechały wojska Tamerlana. Skutki panowania tatarskiego i wojen z najeźdźcami w latach 1235-1402 były dla Tbilisi opłakane. Pod koniec tego okresu znaczna jego część leżała w gruzach, a liczba mieszkańców drastycznie spadła. Czasy panowania Aleksandra I (1412-42) to z kolei okres powolnego rozpadu politycznego kraju, który zakończył się podziałem Gruzji na kilka niezależnych królestw i jedno księstwo.

Tbilisi zostaje stolicą królestwa Kartlii, jednak z powodu ogólnego upadku gospodarczego kraju miasto znajduje się w stagnacji i długo nie zostaje odbudowywane z poprzednich zniszczeń. Tbilisi dzieli los innych miast handlowych regionu, których rozwój zahamowany zostaje wskutek zdobycia Konstantynopola przez Turków i dokonania nowych odkryć geograficznych, doprowadzających do zamarcia szlaków handlowych Kaukazu Południowego. XVI i XVII wiek w historii Tbilisi to z kolei okres ciągłych okupacji miasta przez wojujące między sobą Turcję i Persję. Okres 1630-1723 to kolejna faza pokojowego rozwoju miasta. W jej końcowym okresie (1709) powstaje w Tbilisi, założona przez króla Wachtanga IV (1675-1737), pierwsza gruzińska drukarnia. Tbilisi było w drugiej połowie XVII wieku jednym z najpiękniejszych i najgęściej zaludnionych miast Wschodu. Obfitowało ono we wszelkiego rodzaju budynki sakralne i świeckie, miejsca targowe i karawanseraje. Ten okres pokojowego rozwoju miasta kończy się jednak na początku lat dwudziestych XVIII wieku. Okres od 1723 do 1748 to trudny dla Tbilisi czas ciągłych najazdów Turków, Persów i Lezginów. W czerwcu 1723 roku Tbilisi najechane zostało i zajęte przez wojska tureckie. Opanowane następnie przez Persów (1735), oswobodzone zostało spod ich władzy w 1748 w wyniku powstania Gruzinów pod przewodnictwem Herakliusza II. W latach 60-tych XVIII wieku Tbilisi staje się stolicą zjednoczonego państwa Kartlii-Kachetii. Za panowania króla Herakliusza II (1762-98) następuje ponowny gospodarczy i kulturalny rozwój miasta. Nie osiągnęło ono jednak już nigdy swojej dawnej świetności.  W drugiej połowie XVIII wieku obszar miasta wynosił zaledwie 250 ha, a liczba mieszkańców 25 tys. We wrześniu 1795 roku Tbilisi zostaje w straszliwy sposób zniszczone przez wojska irańskie Aghi Mahommada Chan Kadżara. Rozgrabione i zniszczone zostają pałac królewski, zbrojownie, mennica, zrównane z ziemią umocnienia miejskie i łaźnie.

Stojąc w XVIII wieku w obliczu zagrożenia irańskiego Gruzja szukała sprzymierzeńca w Rosji. Od 1783 roku Wschodnia Gruzja znajdowała się pod rosyjskim protektoratem. Obowiązywał też układ o wspólnej obronie przeciwko Iranowi. Pomimo tego Rosja nie wypełniała swoich zobowiązań sojuszniczych (m.in. w 1795), doprowadzając do osłabienia Gruzji i stopniowego ugruntowania w niej własnego panowania. W 1801 roku Gruzja straciła niepodległość, a Tbilisi zostało stolicą guberni tyfiliskiej. 12 kwietnia 1802 roku generał rosyjski Knorring, pod groźbą użycia broni, zmusza gruzińską arystokrację i duchowieństwo zebrane w katedrze Sioni do złożenia przysięgi na wierność carowi. Tbilisi staje się centrum administracyjnym władzy rosyjskiej na Kaukazie.

W 1804 roku rozpoczęła działalność czteroklasowa szkoła rosyjska, kształcąca gruzińskie dzieci z wyższych warstw społecznych i dzieci urzędników rosyjskich – zaczątek przyszłego uniwersytetu. Od początku XIX wieku miasto zaczęło rozrastać się terytorialnie w górę rzeki Kury. Po objęciu urzędu wicekróla przez Michaiła Siemionowicza Woroncowa w 1845 roku rozpoczął się okres burzliwego rozwoju miasta, które zmieniło nazwę na Tyfilis. Gwałtowny rozwój urbanistyczny miasta doprowadza jednak do prawie całkowitego zerwania z gruzińskimi tradycjami architektonicznymi. Od 1883 roku funkcjonował w Tbilisi tramwaj konny. Tramwaje elektryczne wprowadzone zostały w 1904 roku. Pierwsze połączenie kolejowe uzyskało Tbilisi z Poti w 1872 roku. W 1883 roku zakończyła się natomiast budowa połączeń kolejowych z Samtredią i Batumi oraz między Tbilisi i Baku, dzięki czemu linia kolejowa połączyła wybrzeże Morza Czarnego i Kaspijskiego. Druga połowa XIX wieku to okres burzliwego rozwoju gospodarczego całej Gruzji.  Wraz z rozwojem przemysłu rosła ludność miasta, rozwijało się budownictwo mieszkalne, powstawały nowe mosty na Kurze.

Po przewrocie bolszewickim w Rosji miasto zostało stolicą niepodległej Demokratycznej Republiki Gruzji (1918-21). W 1920 roku powstała Komunistyczna Partia Gruzji i rozpoczęła przygotowania do powstania. 11 lutego 1921 bolszewicy gruzińscy rozpoczęli kolejny przewrót. 14 lutego, Lenin nakazał 11 Armii „poparcie powstania w Gruzji i zajęcie Tyflisu”. 15 lutego Armia Czerwona dokonała inwazji na Gruzję, a 25 lutego 1921 roku do Tbilisi weszły wojska sowieckie. W tym samym dniu ogłoszono powstanie Gruzińskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej, a rząd Demokratycznej Republiki Gruzji udał się na emigrację. Po 1921 Tbilisi nadal pełniło funkcję stolicy – jednak tym razem republik radzieckich wchodzących w skład ZSRR: Zakaukaskiej (1921-36), a następnie Gruzińskiej (1936-91). Od 1991 roku Tbilisi jest stolicą niezależnej Gruzji.

Najważniejsze zabytki i atrakcje turystyczne miasta to:

– Katedra Sioni (osobny artykuł);

– Bazylika Anczischati (osobny artykuł);

– Sobór Trójcy Świętej – Cminda Sameba – trzecia najwyższa prawosławna świątynia na świecie, konsekrowana w 2004 roku – Budowę Soboru Trójcy Świętej w Tbilisi rozpoczęto w 1995 roku z zamiarem uczczenia 2000-lecia chrześcijaństwa. Później budowę przerwano z powodów ekonomicznych ale w 2000 roku została wznowiona. 25 grudnia 2002 w dzień 25-lecia intronizacji patriarchy Gruzji Eliasza II w budującym się jeszcze soborze odprawiono pierwsze nabożeństwo. uroczystej konsekracji soboru dokonał Katolikos-Patriarcha Gruzji Eliasz II w dniu 23 listopada 2004 roku, nadając mu wezwanie Świętej Trójcy. Świątynia jest największą budowlą sakralną Gruzji i jedną z największych świątyń prawosławnych na świecie. Ma wysokość 68 m (nie licząc krzyża na kopule). Wymiary na osi wschód-zachód 77 m, a na osi północ-południe 65 m. Powierzchnia świątyni wynosi 5000 m². Wewnątrz soboru znajduje się 11 ołtarzy.

– Cerkiew Matki Bożej Metechskiej – Metechi (osobny artykuł);

– Abanotubani – dzielnica łaźni (osobny artykuł);

– Kościół Kaszweti („rodzącej kamień”);

– Kościół ojca Dawida – Mama Dawiti – usytuowany na zboczu góry Mtacmindy, znajduje się przy nim Panteon gruzińskich pisarzy i osób publicznych;

– ormiański kościół Eczmiadzyn (osobny artykuł);

– Twierdza Narikala (osobny artykuł);

– Katolicki kościół pw. śś. Piotra i Pawła – wybudowany w 1877 roku ze składek Polaków przez księdza Maksymiliana Orłowskiego;

– Plac Wolności – znajduje się tam Ratusz miejski i kolumna-pomnik św. Jerzego;

– Stary budynek parlamentu;

– Most Pokoju;

– Święta Góra Mtacminda;

– wielki posąg symbolizujący Matkę Gruzję;

– Rike Park – park miejski.

Zdjęcia wykonano w lipcu 2018 roku.