Nel 1404 Ludovico di Savoia-Acaia promosse la formazione di un centro di insegnamento superiore, su sollecitazione di alcuni "magistri" fuggiti dalle sedi universitarie di Pavia e Piacenza; la sede prescelta fu Torino, perché città vescovile. La nascita dello "studium generale" fu formalizzata da una bolla di papa Benedetto XIII del 27 ottobre 1404.

Nel 1424 Amedeo VIII diede avvio a una riforma che rendesse più organico ed efficiente lo studium torinese, e nominò il collegio dei riformatori, principale organo di governo dell'università, al quale appartiene il sigillo che in seguito fu adottato come logo dell'Università di Torino.
I primi decenni di vita dell'università furono contrassegnati da un funzionamento discontinuo. Dopo una serie di interruzioni dell'attività, si giunse al trasferimento prima a Chieri (tra il 1427 e il 1434), poi a Savigliano nel 1434, per tornare a Torino dopo il 1436.
Il consolidamento dell'Università si accompagnò al rafforzamento del ruolo di Torino come capitale subalpina, fatto che le garantì quasi un secolo di stabilità. Per il XV secolo si ha notizia di 30 laureati in teologia, 24 in Legge e 16 in Medicina, oltre ad almeno un centinaio di studenti.
Nel 1720 l'Università si trasferì nel prestigioso palazzo di via Po, attuale sede dell'Ateneo. Con Emanuele Filiberto e Carlo Emanuele I l'Ateneo visse una stagione di successo per la presenza di alcuni insegnanti illustri e di un corpo studentesco numeroso e culturalmente motivato. Ebbe invece un lungo periodo di crisi intorno alla metà del Seicento a causa di peste, carestie e continue guerre.
Tra il 1730 e il 1798 risultano laureati a Torino 7.982 studenti, di cui 4.169 in Legge, 1.973 in Medicina, 1.390 in Teologia, con una media annua di 112 laureati.

Carlo Emanuele III continuò la politica di innovazione e consolidamento inaugurata da Vittorio Amedeo II e creò nel 1739 il Museo dell'Università. Negli ultimi decenni del Settecento le vicende dell'Università, strettamente connesse con gli avvenimenti internazionali, determinarono un alto tasso di conflittualità urbana e perdita di prestigio; ne sono esempio la rivolta degli universitari del 1791.
Con la guerra alla Francia rivoluzionaria l'Università e il Collegio furono chiusi. Nel gennaio 1799 il Governo provvisorio piemontese riaprì l'Ateneo e nell'estate 1800 il secondo Governo provvisorio lo trasformò in Università Nazionale. L'adeguamento al sistema francese portò l'introduzione nel Piemonte francese del nuovo ordinamento imperiale, con il quale a capo di ogni Università veniva posto un Rettore. Per dimensioni, numero di cattedre, docenti e studenti, l'Ateneo piemontese fu il secondo dell'Impero, dopo quello di Parigi.
Negli ultimi anni del XIX secolo alcuni istituti scientifici si trasferirono al Valentino, abbandonando i vecchi locali di via Cavour e via Po. Alla fine del secolo l’Ateneo torinese, unico in Piemonte e grazie alla presenza di tutte le Facoltà, era con i suoi 2013 iscritti (anno accademico 1891-1892) la seconda istituzione universitaria d’Italia, preceduta solo da Napoli.
Da una costola dell'Università all'inizio del '900 si costituì il primo nucleo del Politecnico ad opera di Galileo Ferraris.

Con la Riforma Gentile del 1923, l’Università di Torino entrava a far parte del nucleo delle 10 gestite e finanziate direttamente dallo Stato, con autonomia amministrativa e didattica nei limiti della legge e sotto la vigilanza del Ministero dell'Educazione Nazionale.
A partire dal 1925 ebbe inizio anche all’interno dell’Ateneo un processo di fascistizzazione che trovò tuttavia alcune resistenze. Gli anni ’30 del ventesimo secolo vedono l’Università di Torino protagonista di quella straordinaria stagione culturale ed antifascista che diede al paese personaggi del calibro di Norberto Bobbio, Alessandro Galante Garrone, Leone Ginzburg, Massimo Mila, Vittorio Foa, Giorgio Agosti, Dante Livio Bianco, Cesare Pavese. Caduto il fascismo, l’Università di Torino partecipò con molti suoi docenti e studenti alla guerra di liberazione.

A partire dal 1968, con l'esplosione della contestazione studentesca nei confronti dei vecchi ordinamenti e della tradizionale mentalità accademica e con il passaggio dal vecchio modello di università di elité a quello di massa, l’Università torinese entra in una nuova fase della sua ultra centenaria storia.
Molti tra i protagonisti della vita politica italiana del Novecento si sono formati all'Università di Torino, da Gramsci a Gobetti a Togliatti, oltre a due Presidenti della Repubblica Italiana, Luigi Einaudi e Giuseppe Saragat.

Negli ultimi anni il processo di internazionalizzazione e una costante attenzione alla ricerca scientifica e alla didattica pongono l'Ateneo torinese ai primi posti in Italia. L'inizio del settimo secolo di vita nel 2004 trova l'Università di Torino pronta ad affrontare le sfide proposte dall'avvio del terzo millennio.