Paryż był pierwotnie osadą celtycką, głównym ośrodkiem plemienia Paryzjów (łac. Parisii), którzy zasiedlili Île de la Cité w III wieku p.n.e. W 52 r. p.n.e. przybyli tu Rzymianie. Miasto znane było wówczas pod nazwą Lutetia – co oznacza podmokłe miejsce. Niedługo później miasto zaczęło rozwijać się na lewym brzegu Sekwany (dzisiejsza Dzielnica Łacińska). Powoli coraz częściej używano jedynie nazwy Paris. Przez cały okres starożytności Paryż był mało znaczącą osadą i pozostawał w cieniu takich miast jak Lyon czy Bordeaux.

Rzymianie władali miastem aż do 508, kiedy Chlodwig I, król Franków, założyciel dynastii Merowingów, uczynił je swoją stolicą (przeniesioną z Tournai). Najazdy wikingów w VIII wieku zmusiły mieszkańców do postawienia fortecy. Mimo to 28 marca 845 miasto zostało złupione. Czterdzieści lat później miasto wytrzymało kolejny najazd wikingów (od 25 listopada 885 do października 886). Słabość karolińskich królów Francji doprowadziła do wzrostu potęgi książąt Paryża. W 987 królem Francji obrany został Hugo Kapet.

W XI wieku Paryż został znacząco rozbudowany na prawym brzegu. W XII i XIII wieku, a zwłaszcza za rządów Filipa II, nastąpił szybki rozwój miasta. Powstała pierwsza forteca Luwru oraz ważniejsze paryskie kościoły, w tym katedra Notre Dame. Paryż stał się też żywym ośrodkiem życia intelektualnego – powstał tu w XII w. Uniwersytet Paryski – jeden z pierwszych średniowiecznych uniwersytetów, nazywany później zwyczajowo Sorboną. Miasto przeżywało okres rozwoju jako ośrodek handlu oraz centrum naukowe, co zostało przerwane przez epidemię Czarnej Śmierci oraz wojnę stuletnią.