Kajaanin kaupungin perusti kreivi Pietari Brahe 6. maaliskuuta 1651 vapaaherrakuntansa keskukseksi. Erillinen Kajaanin maalaiskunta oli olemassa vuosina 1655–1786 ja 1897–1977. Sen keskus oli kaupungin ja joen pohjoispuolella.[9] Kajaanin väkiluku oli 1650-luvulla vain 400 asukasta, ja taloja kaupungissa oli joitain kymmeniä. Vuonna 1815 väkiluku oli 313 ja vielä vuonna 1900 se oli vain 1 264 henkeä[9].

1900-luku oli Kajaanille tärkeää aikaa kasvun kannalta. Toisen maailmansodan aikana Kajaani joutui kokemaan kovia, sillä huomattava osa sen asuinrakennuksista tuhoutui useissa pommituksissa. Myös monet ydinkeskustan liiketalot tuhoutuivat. Rakentaminen ja väestönkasvu oli erityisen voimakasta varsinkin jatkosodan jälkeisenä aikana. Kaupunki on 1990-luvun puolivälistä alkaen kärsinyt muuttotappiosta, kun erityisesti nuoret ikäluokat ovat muuttaneet muun muassa Ouluun.[10][11]