Förhistoria
Några få föremål från den neolitiska perioden har hittats i Aarau. I närheten av den nuvarande tågstationen har ruinerna av en bosättning från bronsåldern (ca 1000 f.Kr.) grävts ut. Den romerska vägen mellan Salodurum (Solothurn) och Vindonissa passerade genom området, längs den sträcka som nu täcks av Bahnhofstrasse. År 1976 hittade dykare i Aar delar av en sju meter bred träbro från sen romersk tid.
Medeltiden
Aarau grundades omkring 1240 e.Kr. av grevarna av Kyburg. Den första säkra hänvisningen till staden är från 1256. Staden styrdes från tornet "Rore", som har införlivats i det moderna stadshuset.
År 1273 dog grevarna av Kyburg ut. Agnes av Kyburg, som inte hade några manliga släktingar, sålde familjens landområden till kung Rudolf I von Habsburg. Han gav Aarau stadsrättigheter år 1283. På 1300-talet utvidgades staden i två etapper och en andra försvarsmur byggdes. Ett djupt dike skiljde staden från dess "förort"; dess läge markeras idag av en bred gata som heter "Graben" (vilket betyder dike).
År 1415 invaderade Bern nedre Aargau med hjälp av Solothurn. Aarau kapitulerade efter ett kort motstånd och tvingades svära trohet till de nya härskarna. På 1500-talet avskaffades de lägre klassernas rättigheter. I mars 1528 tillät invånarna i Aarau att protestantismen infördes på uppmaning av Bernarna. En befolkningsökning under 1500-talet ledde till högre byggnader och tätare byggnadsmetoder. Tidiga former av industri utvecklades vid denna tid, men till skillnad från andra städer bildades inga gillen i Aarau.
Textilindustrin etablerades i Aarau i början av 1700-talet. Den tyska invandringen bidrog till stadens gynnsamma förhållanden genom att de introducerade bomulls- och silkesfabriker. Dessa högutbildade invandrare var också ansvariga för utbildningsreformen och den upplysta, revolutionära anda som utvecklades i Aarau.
1798: Huvudstad i Helvetiska republiken
Den 27 december 1797 hölls det gamla schweiziska förbundets sista Tagsatzung i Aarau. Två veckor senare fortsatte ett franskt sändebud att underblåsa de revolutionära åsikterna i staden. Kontrasten mellan en hög utbildningsnivå och en låg nivå av politiska rättigheter var särskilt stor i Aarau, och staden vägrade att skicka trupper för att försvara den bernska gränsen. I mitten av mars 1798 var Aarau ockuperat av franska trupper.
Den 22 mars 1798 förklarades Aarau som huvudstad i Helvetiska republiken. Det är därför den första huvudstaden i det enade Schweiz. Parlamentet sammanträdde i stadshuset. Den 20 september flyttades huvudstaden till Luzern.
Aarau som huvudstad i kantonen
År 1803 beordrade Napoleon en sammanslagning av kantonerna Aargau, Baden och Fricktal. Aarau förklarades vara huvudstad i den nya, utvidgade kantonen Aargau. År 1820 revs stadsmuren, med undantag för de enskilda tornen och portarna, och försvarsgravarna fylldes igen.
Träbron från medeltiden över Aar förstördes av översvämningar tre gånger på trettio år och ersattes 1851 med en hängbro av stål. Denna ersattes av en betongbro 1952. Staden anslöt sig till den schweiziska centralbanan 1856.
Textilindustrin i Aarau bröt samman omkring 1850 på grund av grannländernas protektionistiska tullpolitik. Vid den tiden hade andra industrier utvecklats för att ersätta den, bland annat tillverkning av matematiska instrument, skor och cement. Från och med år 1900 utvecklades ett flertal elektriska företag. På 1960-talet var det fler medborgare som arbetade inom tjänstesektorn eller för regeringen på kantonnivå än inom tillverkningsindustrin. Under 1980-talet lämnade många industrier Aarau helt och hållet.
År 1802 inrättades kantonsskolan, som var den första icke-parochiala gymnasieskolan i Schweiz. Skolan fick ett gott rykte och var hemvist för nobelpristagarna Albert Einstein, Paul Karrer och Werner Arber samt flera schweiziska politiker och författare.
Inköpet av en handskriftssamling 1803 lade grunden till det som skulle bli Kantonsbiblioteket, som innehåller en bibel kommenterad av Huldrych Zwingli. Fler tidningar utvecklades i staden, vilket upprätthöll den revolutionära atmosfären i Aarau. Från och med 1820 har Aarau varit en tillflyktsort för politiska flyktingar.
De urbana utbildnings- och kulturmöjligheterna i Aarau har utökats genom ett flertal nya institutioner. År 1883 byggdes en teater- och konsertsal som renoverades och utvidgades 1995-96. Naturmuseet i Aargau öppnade 1922. Ett före detta tyglager förvandlades 1974 till en liten teater, och det alternativa kulturcentret KIFF (Kultur i foderfabriken) inrättades i en före detta djurfoderfabrik.
