在歐洲人來臨之前，費城一帶本來是雷納佩（Lenape）印地安族的聚落，他們把這個地區稱為夏卡馬松（Shacamaxon）。雖然整個區城在1632年稱為瑪利蘭租地，但是卡爾維特(Calvert)家族卻沒有到這麼遠的地方來。瑞典移民是第一個到這個區域的，稱費城為維卡可卡，1646年，瑞典傳教士在丁尼肯島（Tinicum Island）創立教會，1700年這個團體建立了光榮教堂（Gloria Dei Church）。
費城是由貴格教徒（Quaker）—威廉·潘恩（William Penn）建立與規劃的，費城（Philadelphia）這個名字是在希臘文中的意思是指「友愛之市」（Φιλαδέλφια）。潘恩希望費城這個由他建立的移民城市，能夠基於自由與宗教融合的原則下發展，成為一個典範。早期貴格教徒或是其他人在購買市區的土地時，同時必須也要購買城郊的農地，這個做法，能夠讓城區的人口能夠很容易的往外發展。潘恩另外考量到火災與傳染病，這兩種在當時為倫敦或是其他大城市常見的問題，因此他在市區規劃了許多小巷子與開放的公共空間。
費城在美國獨立戰爭時，是獨立運動的重要中心，獨立宣言與美國憲法都是在費城市的獨立廳（Independence Hall）起草與簽署的。美國海軍於1775年11月10日在費城成立，當時山繆·尼可拉斯於大桶酒吧(Tun Tavern)招募士兵。
美國獨立戰爭時，費城居民分裂為保皇派和革命派。 當英軍於1777年佔領費城時，許多保皇派居民夾道歡迎英軍並高唱「天佑吾皇」。當美軍於1778年奪回費城時，輪到革命派居民夾道歡迎， 大肆慶祝。 尤其是因為在英軍佔領時，大量補給提供給了英軍，這些居民度過了一個困苦的冬季。大約3000保皇派隨英軍逃走， 45名留在費城的保皇派以戰時通敵罪受審， 兩個人被定罪並處以絞刑。
在十八世紀時，費城曾是美洲在墨西哥城以北最大的城市，也是英國屬地中第四大城，僅次於倫敦、布里斯托與都柏林。
1790年，在美國南方多數的國會議員與當時的財政部長—亞歷山大·漢米爾敦（Alexandra Hemilton）的協議之下，美國政府在搬至現在的華盛頓特區前曾由紐約的聯邦廳（Federal Hall）搬至費城的國會廳（Congress Hall）。為了換取讓美國首都設於波多馬克河畔，國會議員通過當時漢米爾敦的財政計畫，費城因此成為美國首都有十年之久，直到華盛頓特區的國會山莊建築完工並開始使用才結束。
費城早期為鐵路運輸中心，並且是世界最大的蒸氣火車製造商—包德溫的所在地，這家公司後來搬到賓州的艾迪史頓（Eddystone Pennsylvania）。總部位於費城的賓州鐵路公司（Pennsylvania Railroad）曾是美國最大的鐵路公司，不論在營收上與運量上，均是美國第一，並曾是世界上最大的交通運輸公司。
1876年費城舉辦世界博覽會與百年紀念展，1926年，費城舉辦美國的一百五十週年博覽會來慶祝美國一百五十歲生日。1976年，費城也是美國舉辦立國兩百週年活動的城市之一。