Fundada durante el período galorromano, la ciudadela deriva su reputación de sus 3 kilómetros de largo (1,9 millas) de paredes dobles intercaladas por 52 torres. La ciudad tiene unos 2.500 años de historia y ha sido ocupada en diferentes épocas por romanos, visigodos y cruzados. Al principio de su historia fue un asentamiento galo y en el siglo III d. C., los romanos decidieron transformarlo en una ciudad fortificada. Las defensas romanas estaban en su lugar en el año 333, cuando la ciudad se describe como un castellum. Las paredes originales estaban sostenidas por entre 34 y 40 torres, separadas entre 18 y 30 metros a lo largo del muro cortina. Cada torre era de planta semicircular y de unos 14 metros de altura. Probablemente había 40 entradas principales a la ciudad.
Las murallas galorromanas fueron reconstruidas durante la ocupación de la ciudad por los visigodos en los siglos V y VI, pero la estructura original se mantuvo en su lugar.
Bernard Aton IV Trencavel, vizconde de Albi, Nimes y Béziers, introdujo un período de prosperidad para la ciudad con numerosos proyectos de construcción. Durante este período, una nueva secta conocida como catarismo surgió en Languedoc. En 1096, el vizconde de Trencavel autorizó la construcción de la basílica de Saint-Nazaire con la bendición del Papa Urbano II. En 1107, los ciudadanos rechazaron su soberanía y pidieron a Ramón Berenguer III, conde de Barcelona, que lo destituyera. Sin embargo, con la ayuda de Bertrand, conde de Tolosa, Bernardo Atón recuperó el control de la Cité. En 1120, hubo una segunda revuelta, pero Bernard Aton restableció el orden unos años más tarde. En 1130, comenzó la construcción de un palacio para sí mismo y la restauración de las fortificaciones galorromanas. La Ciudad de Carcasona fue rodeada por primera vez por una fortificación completa.
En este momento, la ciudad tenía una gran población de tres a cuatro mil, incluidos los residentes de los dos asentamientos debajo de las murallas de la Cité: el bourg Saint-Vincent al norte y el bourg Saint-Michel al sur de la puerta de Narbon.
En 1208, el Papa Inocencio III llamó a los barones del norte a montar una cruzada contra los cátaros, comenzando con la Cruzada Albigense. El conde de Tolosa, acusado de herejía, y su principal vasallo, el Vizconde de Trencavel, fueron el objetivo principal de este ataque. El 1 de agosto de 1209, la Ciudad fue sitiada por los cruzados. Raimond-Roger Trencavel se rindió rápidamente el 15 de agosto a cambio de las vidas de los ciudadanos. La ciudad alrededor de la Cité fue destruida, y los ciudadanos expulsados. El vizconde murió de disentería en su propio castillo el 10 de noviembre de 1209.
Sus tierras fueron entregadas a Simón de Montfort, el líder de los cruzados. Cuando murió en 1218 en el sitio de Tolosa, su hijo, Amaury de Montfort, tomó posesión de la Cité, pero no pudo mantenerla. La cedió a Luis VIII de Francia, pero Raimundo VII de Tolosa y los condes de Foix se aliaron contra él. En 1224, Raimond II Trencavel retomó la Cité. Sin embargo, Luis VIII lanzó otra cruzada en 1226. A partir de ese momento, la Ciudad se convirtió en un dominio real. Se produjo un período de terror, con numerosas masacres y la Inquisición.
Después de 1226, se añadió una línea adicional de fortificaciones fuera de las murallas romanas. La ciudad fue finalmente anexionada al reino de Francia en 1247 d.C. Proporcionó una fuerte frontera francesa entre Francia y la Corona de Aragón. Durante este período, las murallas romanas interiores fueron demolidas y reemplazadas en gran medida, mientras que las nuevas murallas exteriores fueron reforzadas y extendidas hacia el sur. Las nuevas torres construidas durante esta obra eran principalmente circulares, pero dos eran cuadradas. La construcción continuó hasta el reinado de Felipe IV a principios del siglo XIV.
En 1659, después del Tratado de los Pirineos, la provincia de Rosellón se convirtió en parte de Francia, y la ciudad perdió su importancia militar. Las fortificaciones fueron abandonadas y la ciudad se convirtió en uno de los centros económicos de Francia, concentrándose en la industria textil de lana.
En 1849 el gobierno francés decidió demoler las fortificaciones de la ciudad. La población local se opuso enérgicamente a esta decisión. Jean-Pierre Cros-Mayrevieille y Prosper Mérimée, un eminente arqueólogo e historiador, lideraron una campaña para preservar la fortaleza como monumento histórico. Más tarde, el gobierno revocó su decisión y en 1853 comenzaron los trabajos de restauración. El arquitecto Eugène Viollet-le-Duc fue el encargado de renovar la fortaleza. El trabajo de Viollet-le-Duc fue criticado durante su vida como inapropiado para el clima y las tradiciones de la región. Después de su muerte en 1879, el trabajo de restauración fue continuado por su alumno, Paul Boeswillwald, y más tarde por el arquitecto Nodet.
La ciudadela fue restaurada a finales del siglo XIX y en 1997 se añadió a la lista de Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO. Una imagen de la histórica ciudad de Carcasona aparece en el emblema del equipo local de la liga de rugby, COMO Carcasona.