Se sabe que la ubicación actual del centro de Villeurbanne ha sido habitada desde al menos el VI milenio adC. Su nombre actual proviene de una zona agrícola Galo-Romana, establecida en el mismo tiempo que Lyon (luego Lugdunum) y conocida como Villa Urbana ("casa"). Más tarde se convertiría en Urbanum, luego en Villa Urbane y, finalmente, en Villeurbanne.
Villeurbanne pertenece al reino de Francia desde 1349. Estaba separada de Lyon por el río La Rize, una rama antigua del río Ródano.
Hasta el siglo XIX, la ciudad no era más que un mosaico de diferentes pueblos separados por campos y tierras sin cultivar. Estos pueblos han sobrevivido en su mayoría, y hoy en día forman los distritos de Charpennes, Cusset, Croix-Luizet, Maisons-Neuves, etc.
Con la era industrial, la economía de Villeurbanne se disparó: la industria textil fue la primera en florecer, seguida por la mecánica y la química. Los factores atrajeron a diversos grupos de inmigrantes, en su mayoría italianos.
Gratte-Ciel (1934) en Villeurbanne.
Al transformarse de comunidad rural a ciudad industrial, Villeurbanne experimentó un tremendo auge demográfico. De 3.000 habitantes en 1928, su población se disparó a 82.000 en 1931. Por ello el alcalde Lazare Goujon (elegido en 1924) prometió a la ciudad una iniciativa de grandes obras públicas. Se podría decir que el resultado más visible de este programa es el Gratte-Ciel, un complejo de viviendas constituido por dos torres Art Deco y edificios más pequeños anexos, alineados a lo largo de la avenida Henri Barbusse. Estas estructuras son obra del arquitecto Mórice Leroux, y una de las más notables estruturas Art Deco de Francia. Tras someterse a una renovación exhaustiva, las altas torres gemelas de 19 pisos se convirtieron en el emblema de la ciudad.
