Początki miasta sięgają 950 roku. Swoją nazwę i herb zawdzięcza stadninie koni - tak zwanej "Stutengarten" (dosł. "zagroda dla klaczy”) - założonej wówczas przez księcia Luidolfa. Od XIII w. własność hrabiów Wirtembergii. Przed 1286 miasto otrzymało prawa miejskie. Od 1320 r. Stuttgart był siedzibą hrabiów von Württemberg, od 1482 oficjalna stolica hrabstwa, później księstwa, zaś od 1806 r. do zjednoczenia Niemiec przez Bismarcka - królestwa Wirtembergii.
Szybki rozwój w XVI w., zahamowany w XVII w., m.in. przez wojnę trzydziestoletnią (1618-1648).W roku 1790 Stuttgart liczył około 18 tysięcy mieszkańców, w tym dwa tysiące żołnierzy i tyle samo dworaków i pracowników szkoły wyższej. Większość mieszkańców stolicy żyła z rzemiosła i rolnictwa (uprawa winnej latorośli, produkcja wina).To właśnie tutaj , w „starym” Stuttgarcie z jego zamkiem, kościołem katedralnym, rynkiem i skromnymi domami rzemieślników i winiarzy od czasów reformacji rodziły się marzenia książąt Ulricha i Krzysztofa o wielkim terytorialnie państwie wirtemberskim.
Ponowny wzrost gospodarczy od XIX w. Rok 1846 stoi pod znakiem kolei żelaznej i dworca kolejowego na Bolzstraße 10, gdzie dziś mieści się kino Metropol-Palast. Pod koniec II wojny światowej, za sprawą bombardowań alianckich, Stuttgart został niemal całkowicie zmieciony z powierzchni ziemi.
W 1986 roku na Neckarstadion odbyły się 37 Mistrzostwa Europy w Lekkoatletyce. W 1993 roku Stuttgart był gospodarzem międzynarodowej wystawy ogrodniczej. W tym samym roku w sierpniu na Gottlieb-Daimler Stadion rozgrywane były Mistrzostwa Świata w Lekkoatletyce a w 2006 roku Mistrzostwa Świata w piłce nożnej.
Stuttgart jest dużym węzłem kolejowym. Ważniejsze linie kolejowe wiodą w kierunkach: Karlsruhe - Strasbourg - Paryż (od 9 czerwca 2007 na trasie Stuttgart - Paryż kursuje TGV ), Mannheim - Frankfurt nad Menem (od 1991 roku odcinek Stuttgart - Mannheim przystosowany do ruchu pociągów z prędkością do 250km/h), Ulm - Monachium, Zurych, Norymberga, Tübingen i Heilbronn – Würzburg. Główny dworzec (Stuttgart Hauptbahnhof) jest dworcem czołowym, ale w ramach projektu Stuttgart 21 planowane jest przeniesienie torowisk pod ziemię i przebudowa dworca na przelotowy.