За легендою «Повісті временних літ», яку Нестор-літописець відніс до 862, К. засновано полянським князем Києм і його братами Щеком та Хоривом: «Зробили вони городок на честь брата свого найстаршого [і] назвали його Києвом… А сей Кий княжив у роду своєму і ходив до цесаря… відаємо, що велику честь, як ото розказують, прийняв од [того] цесаря…» В історіографії час діяльності Кия відносять до кінця 5 — 6 ст. (Б. Рибаков та його послідовники), а також до другої пол. 6 — першої пол. 7 ст. (М. Брайчевський).
У 9 — на поч. 12 ст. К. був політичним, культурним, економічним центром держави — Київської Русі. Із запровадженням 988–989 християнства на Русі в культурному розвитку К. утвердилися візантійські впливи. У 989–996 зведено першу кам'яну церкву Київської Русі — Десятинну. Важливим осередком міжнародної торгівлі став розташований поблизу неї «Бабин торжок».
Німецький хроніст 11 ст. Адам Бременський описував К. як «суперника Константинополя і найкоштовнішу окрасу грецького світу». Швидкому економічному піднесенню К. сприяло його розташування на перехресті важливих торговельних шляхів — «з варяг у греки», Київ–Галич–Прага– Регенсбург, Залозний шлях. Було встановлено торговельні зв'язки К. з Візантією, Хозарією, Волзькою Булгарією, Кавказом, Середньою Азією, Іраном, Арабським Сходом, країнами Центрально-Східної і Західної Європи, Скандинавії, Південно-Східною Прибалтикою. У місті проживали польські, угорські, чеські, німецькі, італійські, скандинавські купці, існували слободи й квартали іноземних торговців (урочища Угорське, Козари тощо).
Упродовж 11 ст. було збудовано Софійський собор, Золоті ворота, Києво-Печерську лавру. За часів правління Ярослава Мудрого (1019–1054) зміцнився міжнародний авторитет К., набули розвитку шлюбно-династичні зв'язки із зарубіжними країнами. Сам Ярослав Мудрий був одружений з донькою шведського короля Олафа — Інгигерд. При дворі князя проживав майбутній король Норвегії Гаральд Суворий, який близько 1043 одружився з Єлизаветою Ярославною (того ж року він здобув норвезький престол).
У К. прийняв хрещення майбутній угорський король Андраш І, який близько 1046 побрався з Анастасією Ярославною. Король Франції Генріх І направив до К. посольство, яке отримало згоду на його шлюб з Анною Ярославною (був укладений 1051, за іншими даними — 1049, у м. Реймсі). При дворі Ярослава Мудрого у К. знайшли притулок сини англійського короля Едмунда ІІ Залізнобокого Едвард та Едвін.
У 2-й пол. 12 ст. місто стало політичним центром Київського удільного князівства. Упродовж 12–13 ст. у ньому з'явилися колонії німецьких та ірландських купців. 1178 німецький купець Гартвік, який мешкав у К., подарував монастирю св. Еммерама в м. Регенсбурзі 18 фунтів срібла.
1240 К. був завойований монголо-татарами, відтоді його князі перебували в залежності від Золотої Орди. 1246 і 1247 місто відвідав італійський монах
