Historia thumb|Najstarsza australijska stacja kolejowa Flinders Street przy skrzyżowaniu ulic Swanston (horyzontalnie) i Flinders (1927) Melbourne zostało założone 30 sierpnia 1835 przez grupę wolnych osadników pod przywództwem , w przeciwieństwie do innych stolic Australii, które były z początku koloniami karnymi (wyjątkiem są również Adelaide i Perth). Odkrycie złota w środkowej Wiktorii w latach 50. XIX wieku zapoczątkowało gorączkę złota i Melbourne szybko rosło jako największe miasto portowe w regionie. W latach 80. XIX wieku Melbourne było drugim pod względem wielkości miastem Imperium Brytyjskiego i było znane jako Marvellous Melbourne (Wspaniałe Melbourne). Dzisiaj Melbourne posiada największą liczbę budowli epoki wiktoriańskiej na świecie po Londynie.
Melbourne zostało pierwszą stolicą Federacji Australii 1 stycznia 1901. Pierwszy federalny parlament został otwarty 9 maja 1901. Melbourne pozostało siedzibą rządu i stolicą do 9 maja 1927, kiedy otwarto parlament w nowo wybudowanej stolicy Canberra.
Melbourne było gospodarzem letnich igrzysk olimpijskich w 1956 roku.