墨尔本原称“Bearbrass”，在欧洲人殖民范迪门斯地47年后，即1835年设立。

1837年，更名为墨尔本，以纪念英国首相威廉·兰姆，第二代墨尔本子爵。本城最早的原住民居住于现在的雅拉河畔以及菲利普岛，原住民在墨城所居住的岁月超过40,000年。

英国政府于1803年制定殖民地法案，并在沙利文湾规划菲利普港区，但是这一规划在制定后即被放弃数月。

1835年5月至6月间，约翰·彼特曼在位于现在的墨城市中心以及北区筹组“菲利普港口协会”，并与当地原住民部落领袖 wurundjeri 酋长商讨且达成了一项600,000亩的土地的永久交易计划。随后John Batman当即选择了位于雅拉河北岸的一片广大土地，表示将建设成一个大型的村落，随后其与大部分菲利普港协会成员返回位于塔斯马尼亚岛的根据地。于此同时，另外一个由约翰·贝霖领导的协会抵达同一地点并建立新的居住地。至此两个不同的协会开始为这片土地的所有权产生不愉快。

1835年8月30日，两个协会达成一个共同分享的和平协议，而此前由菲利普港口协会与原住民所达成的交易被取消，且由新南威尔士州政府[18]给予菲利普港口协会适当的补偿。至此，定居者可以任意地选择该区域的任何位置定居，政府亦开始勉强地接受来自英国的新定居者，并准许在此建立新的城市。

墨尔本于1835年正式建城。1840年全城人口有1万人，最早的城市移民来自英国向澳大利亚输送的囚徒。墨尔本于1847年获维多利亚女皇授予城市地位，其后成为刚设立的维多利亚州首府。

1850年，殖民者在墨尔本周边发现金矿，使其快速发展，来自世界各地的大批人口纷纷移民至，其中包括英国、爱尔兰、德国、意大利、荷兰及中国等，墨尔本遂得名新金山；另外的一座在此前发现金矿的美国城市金山则被改称为旧金山。至1854年，墨尔本的人口达到123,000人，超过旧金山的淘金人数。1850年代，英国设立维多利亚殖民区期间，择定墨尔本为殖民区的府城。

1901年，澳大利亚联邦成立时，墨尔本已是全国的金融与文化中心，殖民区议会的议场亦设在本市，然而当时新南威尔士州的首府悉尼人口已超越墨尔本，工商业的发展亦高于墨尔本，双城皆力争联邦首都的地位，使定都的问题陷入僵局。为了平衡双城之争，最后澳大利亚在1908年决议将首都设在相当于双城之间的堪培拉。惟迟至1927年，澳大利亚国会才真正从墨尔本迁往堪培拉，结束了澳大利亚长达25年的首都之争。