In epoca romana il nucleo urbano si situava nell'alto corso del fiume Noncello pressappoco nel luogo dove oggi sorge la frazione di Torre come dimostrato dal ritrovamento dei resti di una villa romana. Il luogo venne scelto probabilmente per la presenza più a nord di un ampio guado fluviale.
Con l'inizio del periodo altomedioevale (dal VI secolo) le vie fluviali assunsero maggiore importanza e il nucleo della citta si spostò, di conseguenza, verso valle, in una posizione che permettesse l'approdo di barche di stazza maggiore. La città si sviluppò quindi sulla sponda destra del fiume Noncello, presso una insenatura che approfittava di una "motta" circondata ad ovest dalla roggia Codafora e a nord-est da quella dei Molini. La sua vocazione portuale si evidenziava anche nel nome: Portus Naonis (in latino porto sul [fiume] Naone [Noncello]).

Tutto il periodo che va dall'epoca romana fino a circa il X secolo è, comunque, poco documentato. Recenti ritrovamenti sotto il duomo di San Marco, del municipio e del castello mostrano che Pordenone era abitata, all'incirca sotto il regno di Berengario, da popolazioni provenienti dalla Carinzia che all'epoca era di cultura slava.

Successivamente durante l'XI e XII secolo, la curtis (corte) fu nelle mani dei duchi e marchesi di Austria, Carinzia e Stiria. Il castello di Torre con un piccolo territorio circostante era, invece, di proprietà dei vescovi di Concordia, che successivamente l'avrebbero concesso in feudo ai nobili di Prata; il villaggio di Vallenoncello apparteneva al vescovo di Salisburgo, mentre il castello di Pordenone venne dato in feudo dal Patriarcato di Aquileia ad alcune famiglie nobili friulane.

Successivamente, tra il XIII e XIV secolo, la frammentazione politica si accentuò ulteriormente perchè Corva (attuale frazione di Azzano Decimo) venne data ai Prata che acquisiranno anche alcune parti di Fiume.

Nel 1282 Pordenone divenne patrimonio personale degli Asburgo rappresentando de facto un'enclave del ducato d'Austria nel territorio del Patriarcato di Aquileia.

Il 23 agosto del 1318 un furioso incendio distrusse le case di legno presenti in citta. Nel 1347 accanto al duomo di San Marco fu elevato il campanile.

Ci furono - come in quasi tutte le città del tempo - anche molte pestilenze ed epidemie (nel 1444, 1485, 1527, 1556 e 1576), ma la peggiore avvenne nel 1630 quando morì quasi la metà della popolazione.

Nel XIV secolo l'insediamento di Pordenone si ingrandì notevolmente grazie ai fiorenti traffici commerciali fluviali e nel 1314 le venne conferito lo status di città.

Il 20 aprile 1508 il capitano Giovanni Foscarini entrava in Pordenone, togliendola agli Asburgo per conto della Repubblica di Venezia. Ma Venezia non governò direttamente la città, preferendo darla in feudo al condottiero Bartolomeo d'Alviano che la resse a signoria. Alla sua morte gli succedette la cosorte Pantasilea Baglioni, e quindi il figlio Liviano fino al 1537.
In quell'anno Pordenone e i territori limitrofi passarono sotto il diretto controllo della Repubblica di Venezia e vi rimasero per più di due secoli e mezzo. La Serenissima mantenne gli statuti della citta e ne riconobbe i privilegi già acquisiti durante la signoria degli Asburgo e provvide a riattivare l'economia pordenonese realizzando un nuovo porto e potenziando le attività manufatturiere.

Con la caduta di Venezia, Pordenone subì un primo ritorno all'Austria seguito dalla parentesi napoleonica. Con la caduta di Bonaparte e il Congresso di Vienna, fu aggregata con il resto del Friuli e del Veneto al Regno Lombardo-Veneto. Con la realizzazione della strada Pontebbana e della linea ferroviaria (1855) decadde il ruolo del porto e del percorso fluviale, ma iniziò ad affermarsi con decisione l'industria. A partire dagli anni 1840 erano sorti numerosi cotonifici che affiancarono le già numerose cartiere e la fabbrica della Ceramica Galvani.

Dopo l'annessione al Regno d'Italia, avvenuta nel 1866, l'introduzione dell'energia elettrica nel 1888 consentì la modernizzazione degli impianti e un incremento nella produzione industriale.

Le distruzioni arrecate dalla Prima guerra mondiale e la crisi del 1929 trascinarono il settore cotoniero in un lento declino da cui non si sarebbe più ripreso. Dopo la Seconda guerra mondiale la Zanussi, ora facente parte della multinazionale svedese Electrolux, che sino ad allora era una piccola azienda di produzione di cucine economiche con alimentazione a legna o gas, divenne un colosso europeo nel campo degli elettrodomestici, arrivando a occupare molti degli abitanti della città.

Nel 1968 Pordenone diventò capoluogo di provincia, sino ad allora il territorio della Destra Tagliamento faceva parte della provincia di Udine. Dal 1974 è anche sede vescovile della diocesi di Concordia-Pordenone; già dal 1919 a Pordenone era ubicato il seminario vescovile, con la scuola di teologia. Recentemente la città è divenuta sede di un consorzio universitario dipendente dall'Università di Udine e dall'Università di Trieste. Inoltre dal 2002 è attivo il Polo Tecnologico di Pordenone per promuovere la cultura dell'innovazione nelle imprese del territorio.