העיר העתיקה של אורבייטו (בלטינית - urbs vetus) הייתה מאוכלסת מאז תקופת האטרוסקים. יש הסבורים כי העיר, שנקראה בימי האטרוסקים וולזנה, היא אורבייטו של ימינו, אך מספר מלומדים חולקים על כך. אורבייטו הייתה ללא ספק מרכז אטרוסקי חשוב, והמוזיאון הארכאולוגי בעיר (Museo Claudio Faina e Museo Civico) מציג כמה מהממצאים המעניינים ביותר מהתקופה, שנמצאו באזור העיר אורבייטו. ממצא ארכאולוגי שנחפר מאדמת העיר, הוא כתובת על מצבה בבית הקברות האטרוסקי שנמצא בעיר, המציגה שם פרטי לטיני (אנולוס) ושם משפחה קלטי - קטאקוס. הכתובת עשויה להעיד על היחסים האתניים המורכבים באיטליה האטרוסקית, וכיצד יכלו יחסים אלו להיות יחסים של שלום.

אורבייטו נכבשה על ידי האימפריה הרומית במאה השלישית לפנה"ס. לאחר התמוטטות האימפריה הרומית קיבלה העיר חשיבות בשל היותה נוחה להגנה. העיר הייתה חלק מממלכותיהם של הגותים אלאריק ואודואקר. ויטיגס הגותי ביצר את העיר, אך לא הצליח למנוע את נפילתה לידי האימפריה הביזנטית ב-530. עד לנפילתם הסופית של הגותים עברה העיר פעמים נוספות מיד ליד.

בשנת 596 נשלטה העיר על ידי הלומברדים שהושיבו בה בישוף ומינו בה דוכסים. המושב האפיסקופלי של המחוז הועבר מבולסנה השכנה, שהייתה במיקום נגיש, על שפת אגם בולסנה, אל העיר הנישאת על צוק רם.

במאה העשירית הוקמה בעיר קהילה עירונית בעלת שלטון עצמי. הקהילה נשלטה על ידי קונסולים שנשבעו אמונים, על פי השיטה הפאודלית, לבישוף העיר. אורבייטו נהנתה מיחסים טובים עם הכס הקדוש. במאה העשירית האפיפיור בנדיקטוס השביעי ביקר בעיר ביחד עם אחיינו פיליפו אלבריצ'י. אלבריצ'י התיישב בעיר, והפך לקונסול של העיר ב-1016.

מ-1201 נשלטה העיר על ידי שורה של שליטים מקומיים שנשאו בתואר podestà (תואר מקובל לשליט עירוני באיטליה בתקופה זו). לעיתים נשא בתואר הבישוף של העיר, ולרוב תוך שיתוף פעולה עם שליט צבאי שכונה "הקפיטן של העם", אך מריבות וסכסוכים פילגו את העיר במהלך כל המאה ה-13.

שלוש משפחות מילאו תפקיד חשוב בעיר בתקופה זו. משפחת מונלדסקי, משפחת פיליפסקי, ומשפחת אלבריצ'י. רק משפחת אלבריצ'י שרדה עד ימינו. העיר הפכה למרכז תרבותי בתקופה שבה לימד תומאס אקווינס ב"סטודיום" בעיר. במאה שלאחר מכן, ב-1337 הקים האפיפיור גרגוריוס ה-11 בעיר אוניברסיטה קטנה (המשמשת כיום כחלק מן האוניברסיטה של פרוג'ה).

אורבייטו הייתה תחת שליטת האפיפיור הרבה לפני שהתוספה באופן רשמי למדינת האפיפיור. התאריך הרשמי בו צורפה לישות זו שנוי במחלוקת, ובמקורות מצויים תאריכים שונים במאה ה-14. האפיפיור בוניפקיוס השמיני היה מאורבייטו, והציב את פסליו בשערי העיר. אורבייטו צורפה לאיטליה המאוחדת בשנת 1860.

ביוני 1944 שוחררה העיר על ידי בעלות הברית בדרכם צפונה לכיוון פירנצה[1].