Zəncan Azərbaycanın qədim şəhərlərindəndir. Yunan coğrafiyaşünası Ptolomey Atropatena şəhərləri arasında (Qazaka, Fraaspa, Fanaspa) Aqnazana şəhərinin adını çəkir. Aqnazana Zəncanın qədim adıdır. Parfiya və Sasanilər dövründə şəhər Azərbaycanın mühüm siyasi-iqtisadi mərkəzlərindən biri olmuşdur. Fars mənşəli tarixçilər arasında digər Azərbaycan şəhərləri kimi Zəncanın da əsasının Sasanilər tərəfindən qoyulması ənənəsi mövcuddur. İddialara görə Sasani hökmdarı Ərdəşir Babəkan tərəfindən Şahin adı ilə təsis edilən şəhər, sonradan Zəngan, Zəndəgan, Zəndigan adları ilə tanınıb, ərəblərin gəlişi ilə şəhərin adı Zəncan formasına düşmüşdür. Şəhər Tehran və Qəzvindən Təbrizə gedən yolun üstündə Zəngənərud çayının sahilində, dəniz səviyyəsindən 1625 m. hündürlükdə yerləşir.
Orta əsr müəllifləri Zəncanı əsasən İraqi-Əcəm (Cibal) ərazisinə aid edirlər, lakin onu Deyləm və Reyə tabe şəhərlər arasında qeyd edən coğrafiyaçılar da vardır. İbn Hövqəl eyni arealdakı Əbhər şəhəri ilə Zəncan arasında olan məsafənin 20 fərsəx olduğunu göstərir. Zəncanı bəzən Cibala, bəzən də Deyləmə tabe ərazilər arasında qeyd edən əl-İstəxri şəhərin Əbhərdən daha böyük olduğunu və buraya iki günlük, Qəzvinə isə iki fərsəx məsafədə yerləşdiyini yazırdı. Ərəb müəllifi Məqəddəsi də şəhəri gah Azərbaycana, gah da Reyə tabe şəhər kimi qeyd edir. Anonim “Hüdud əl-aləmdə” Zəncandan nemətləri bol olan şəhər kimi bəhs edilir. Yaqub əl-Həməvi Zəncanı Cibalın, yəni Azərbaycanın ən böyük şəhəri kimi göstərir və əcəmlərin buranı Zəngan adlandırdıqlarını yazır. Həmdullah Qəzvini isə Zəncanın Sultaniyyədən 5 fərsəx məsafədə yerləşdiyini yazır. Zəkəriyyə ibn Məhəmməd əl-Qəzvini Zəncanı Əbhər və Xalxal arasında havası təmiz, dəmir mədənlərinə görə zəngin, çox gözəl və məşhur şəhər kimi təsvir edir, şəhərin əhalisini gözəllik, zəriflik və ürəyiaçıqlıq baxımından mədh edir.
645-ci ildə Əbhər və Qəzvindən sonra Zəncan şəhəri də ərəb qoşunları tərəfindən işğal edildi. Ərəb işğalı dövründə Zəncan istilaçılar tərəfindən qoşun birləşmələrinin istinadgah yerinə çevrildiyi üçün öz siyasi-iqtisadi mövqeyini qoruyub saxlamışdır. IX əsrin əvvəllərində Zəncan Xürrəmilər hərəkatının mühüm mərkəzlərindən biri olmuşdur. Bu dövrün ən mühüm ticarət yollarından biri Zəncan şəhərini Ərdəbil vasitəsi ilə Muğan, Şabran və Dərbəndlə, digəri isə Ərdəbil vasitəsiylə Bərzənd, Varsan, Beyləqan, Bərdə, Gəncə, Tiflis şəhərləri ilə birləşdirirdi. Zəncanı Xəzər dənizi rayonları və Həmədanla birləşdirən yollar da əhəmiyyətli ticarət yolları idi. Şəhər IX əsrin birinci yarısında Tahirilərin hakimiyyəti altına düşmüşdü.
Hüseyn ibn Əhməd ibn İsmayıl əl-Kəvkəbi 865-ci ildə üsyan qaldırıb Tahirilərin Zəncan və Qəzvindəki hakimlərini qovdu. Xəlifə Musa ibn Buğaya Kəvkəvi üsyanını yatırmaq üçün tapşırıq verdi. Taşırığın öhdəsindən gələn Musa ibn Buğa 867-ci ildə Zəncan və Qəzvində yenidən Abbasi hakimiyyətini bərpa etdi. Xəlifə vəliəhd elan etdiyi qardaşı Əhmədi 875-ci ildə Zəncanın da tərkibinə daxil olduğu Məşriq valiliyinə təyin etdi. 894-895-ci illərdə Mötəzid-Billah oğlu Əlini Zəncanın və bəzi digər ərazilərin valisi təyin etdi. X əsrin əvvəllərində Xəlifə Müktəfi-Billah Samani Əmiri İsmayıl ibn Əhmədi Xorasan valiliyinə təyin edəndə Rey, Qəzvin və Zəncanı da onun idarəçiliyinə verdi. Xəlifə Müktədir-Billahın oğlu Əli 913-914-cü ildə Rey, Qəzvin və Zəncan valisi təyin edildi.
Ərəb müəllifi Əbu Duləf (X əsr) Zəncanı yaxın ətraf mədənlərindən qızıl, gümüş, civə, mərmər çıxarılan Azərbaycan şəhəri kimi qeyd edir. Zəkəriyyə əl-Qəzvini və Əbdürrəşid əl-Bakuviyə görə Zəncan şəhərinin ətrafındakı mədənlərdən dəmir də çıxarılırdı. Ərəb yqrqşləri dövründə Azərbaycanın sərhədləri cənubda Həmədan, Əbhər və Zəncandan şimalda Dərbəndə kimi uzanırdı.
916-917-ci ildə Yusif ibn Əbu Sac Samani hakimi Məhəmməd ibn Əli ibn Suluku Rey və Zəncandan uzaqlaşdırdı. Xəlifə Müktədir-Billah bu vəziyyətdən narahat oldu və Munis əl-Müzəffəri ona qarşı göndərdi. Xəlifə Hacib Nəsrin vasitəçiliyi ilə Zəncan da daxil olmaqla bir çox şəhərlərin idarəsi 160.000 dinar qarşılığında Məhəmməd ibn Suluka həvalə edildi. Munis 919-cu ildə Yusif ibn Əbu Sacı məğlub edib Zəncan da daxil olmaqla bir çox şəhərilərin idarəsini Əli ibn Vəhsudana tapşırdı. Sacilər, Ziyarilər, daha sonra Samanilərin hakimiyyəti altına düşən şəhər 941-957-ci illərdə Vəhsudan ibn Məhəmmədin dövründə Müsafirilərin idarəçiliyi altına düşdü. Daha sonra Büveyhilərin hakimiyyəti altına düşən Zəncan şəhəri 997-ci ildə yenidən Müsafirilərin nəzarətinə keçdi. Sultan Mahmud Qəznəvi Mərzban ibn Həsənə Zəncan və ətraf şəhərləri zəbt etmək tapşırığı verdi. Nəticədə, 1029-cu uildə Zəncan Qəznəvilərin nəzarətinə keçdi.
XI əsrin ortalarına yaxın Zəncan Səlcuqlar tərəfindən ələ keçirilərək Azərbaycanın digər bölgələri kimi Böyük Səlcuq imperiyasının tərkibinə qatıldı. 1040-cı il Dəndənəkan döyüşündən sonra Sultan Toğrul qardaşı Çağrı bəyin oğlu Yaqutiyə Azərbaycanın, o cümlədən də Zəncanın idarəçiliyini tapşırdı. Sultan Toğrulun həyat yoldaşı Altuncan Xatun 1060-cı ilin dekabrında Zəncanda vəfat etdi və Reydə dəfn edildi. Sultan Məlikşah Zəncanı Əmir Kamaca iqta kimi verdi. Sultan Böyrükyaruq 1099-cu ildə Məhəmməd Təpər ilə döyüşmək üçün Zəncana doğru hərəkət etsə də, ona tabe olan əmirlərin xəyanətinə görə bunu bacarmadı. Sultan Zəncan, Avə və Savəni oğlu Toğrula iqta kimi bağışladı. Əmir Şirgiri də onun atabəyi təyin etdi. XII əsrdə isə burada, qısa müddətə (Eldənizlərin vassalı kimi), Zəncan məlikliyi yaranmışdır. Sultan Məhəmməd Təpərin vəfatından sonra 1118-ci ildə Əmir Gündoğdu Atabəy Şirgiri həbs etdi, lakin Sultan Səncər Səlcuq sultanı olanda Atabəy Şirgiri azad etdi və iqtası olan Zəncana qayıtmasına imkan verdi. Sultan Səncər 1119-cu ildə Savə döyüşündən sonra Zəncan ətrafındakı şəhərləri Toğrul ibn Məhəmməd Təpərin idarəçiliyinə verdi. 1125-ci ildə Zəncan, Savə və Avə Toğrulun iqtası idi. İraq Səlcuq sultanlığı dövründə Zəncan türkman əsilli Kafşutoğulları tərəfindən idarə edilirdi.
Ərəb Xilafətinin dağılmasından sonra Zəncan Azərbaycanın mühüm əhəmiyyət daşıyan şəhərlərdən biri kimi öz mövqeyini qoruyub saxlamışdır. (“Əcaib-əd-Dünya” anonim mənbəsində Zəncan ətraflarında olan mədənlərin XIII əsrin əvvəllərinə kimi fəaliyyətindən bəhs olunur). Azərbaycanın başqa qədim şəhərlərində olduğu kimi, Zəncanda da vaxtilə qala divarları mövcud olmuşdur. Həmin qala divarlarının qalıqları hazırda da qalmaqdadır. Həmdullah Qəzvini Zəncan şəhəri barədə yazır: "Vaxtilə Zəncan şəhərinin ətraf divarlarının uzunluğu 10000 addıma bərabər idi. Lakin monqolların hücumundan sonra şəhər xeyli dağıdıldı. Zəncan şəhəri yüz para kəndə malik olmaqla 12000 dinar vergi verirmiş. Şəhər bol suya, müxtəlif meyvə ağaclarına malikdir. Burada üzüm, alma, keyfiyyətli pambıq və düyü yetişdirilir."
XIII əsrin əvvəllərində şəhər Xarəzmşahların hakimiyyəti altına düşdü. Şəhər 1220-ci ildə monqol işğalına məruz qaldı. İbn əl-Əsirin məlumatına görə, monqollara güclü müqavimət göstərən Zəncan başqa şəhərlərlə müqayisədə daha çox dağıdıldı. Elxanilər dövründə Zəncanın illik gəliri 12.000 dinar idi. Elxanilər dövründə Sultaniyyə şəhərinin inşa edilməyə başlanması (1304) Zəncanın bir qədər sönükləşməsinə gətirib çıxardı.
XIV əsrin sonundan etibarən Zəncan şəhəri yenidən inkişaf etməyə başlayır. 1382-1383-cü illərdə Əmir Teymur Zəncan və ətrafındakı şəhərləri ələ keçirdi. 1428-1429-cu illərdə Sultaniyyə, Əbhər, Qəzvin kimi şəhərlərlə yanaşı Zəncan da Teymurilərdən İlyas Xoca oğlu Xoca Yusifin idarəçiliyi altında idi. Qaraqoyunlu İsgəndər Xoca Yusifi əsir edib həmin ərazilərin idarəçiliyini Dəli Əhməd və Əbdülə həvalə etdi. Bütövlükdə, Teymurilərin ağalığına son qoyulduqdan sonra, xüsusən də, Azərbaycan Qaraqoyunlu və Ağqoyunlu və Səfəvi dövlətləri dövründə Zəncan abadlaşmış və Azərbaycanın iri ticarət mərkəzinə çevrilmişdir.
XVII əsr səyyahları qeyd edirlər ki, Zəncan Azərbaycanın əsas ticarət yollarının kəsişdiyi nöqtə idi.
Görkəmli Azərbaycan sərkərdəsi Nadir şah Əfşarın öldürülməsindən sonra onun yaratmış olduğu imperiya süqut etdi. Bu zaman Azərbaycanın digər ərazilərində olduğu kimi Zəncanda da müstəqil xanlıq yaradıldı. 1747-ci ildə Zəncanda şəhər əhalisinin güclü üsyanından sonra Zülfüqar xan Əmirli-Əfşar tərəfindən Zəncan xanlığının əsası qoyuldu. Xanlıq 1782-1783-cü illərdə Qacarlar dövlətinin nəzarəti altına düşdü.
XIX əsrin ortalarından başlayaraq Zəncan Babilər hərəkatının mühüm mərkəzinə çevrildi. Güney Azərbaycanın bir çox şəhərlərində olduğu kimi, 1847-ci ildə Zəncanın əhalisi də ümumxalq hərəkatına qoşularaq şəhər hakimini qovmuşdu. 1850-ci ildə Qacar qoşununun şəhəri mühasirəyə almasına baxmayaraq, əhali inadla müqavimət göstərirdi. Lakin bir sıra səbəblər nəticəsində digər şəhərlərdə olduğu kimi burada da dövlət əleyhinə qarşı müqavimət hərəkatı məğlubiyyətə uğradı.
İran inqilabı (1905-1911) dövründə və milli-demokratik hərəkat (1945-1946) zamanı Zəncan əhalisi şah üsuli-idarəsinə qarşı mübarizədə fəal iştirak etmişdir. 1946-cı ildə İran hökuməti Zəncanda Azərbaycan Milli Hökumətinin tədbirlərini ləğv etdi, kütləvi terror tətbiq edildi. İran hökuməti Zəncandan və ətrafındakı əzəli Azərbaycan torpaqları sayılan Xəmsə mahalı ərazisindən Zəncan qubernatorluğu yaratdı. 1976-cı ildə isə Zəncan ostanı təşkil olundu. Onun ərazisi 21.841 km²-dir. Buraya cənubi-şərq istiqamətdən əhalisi qeyri-azərbaycanlılar olan ərazilər əlavə edildi.
Zəncan şəhəri tarixi abidələrlə zəngindir və bu baxımdan da Azərbaycan tarixinin canlı səlnaməsidir. Şəhərdə yüzə yaxın karvansara, 20 hamam, 50-dən artıq məscid, çoxlu türbə və digər tarixi abidələr var. Bunlar arasında orta əsrlərə aid Hacı Mirzə Əbül-Qasım məscidi, Cümə məscidi, Səngi karvansarayı, “İmamzadə İbrahim” kimi memarlıq abidələri vardır. Görkəmli şəxslərdən Şeyx Əxi Fərəc Zəncani, Usta Əbdülqafar Səkkak və İsa Kaşaninin türbələri də bu şəhərdədir.