Doesburg wurde erstmals in einem Dokument genannt, das zwischen 1053 und 1071 datiert wurde. In jener Zeit bestand die Umgebung aus Sumpf und Sanddünen, von denen einige bewohnt wurden. Der Name Doesburg erinnert an diese Umgebung. Sprachkundlern zufolge waren „Does“, „Duis“ und „Doze“ Bezeichnungen für einen mit Sträuchern oder Bäumen bewachsenen Sumpf. Die Zufügung des Wortes Burg an diesen Namen weist auf eine Burg oder Niederlassung in diesem Sumpfgebiet hin.
Die Lage Doesburgs an der Stelle, an der die Oude IJssel in die Gelderse IJssel übergeht, war günstig. So entwickelte sich die Stadt zu einer starken Siedlung. 1237 erhielt Doesburg die Stadtrechte. Im Jahr 1343 breitete sich die Stadt noch weiter aus, nachdem Herzog Reinald II von Gelre und Zutphen seine Zustimmung dazu erteilt hatte. Das war notwendig, weil die Flüsse die Stadt beeinträchtigten. Deshalb lagen die heutigen Straßen Ooipoortstraat und Meipoortstraat dann innerhalb der Stadtmauern. Von da an hatte Doesburg vier Stadttore: Veer- oder Saltpoort, Koepoort, Meipoort und Ooipoort. Inzwischen war die Stadt ein wichtiges verwaltungstechnisches Zentrum eines großen Gebiets geworden, das bis Emmerich reichte. Nach Zutphen war Doesburg die zweitgrößte Stadt der Grafschaft und blieb es bis ins 19. Jahrhundert. Auch die Mitgliedschaft in der Hanse (seit 1447) brachte entsprechenden Reichtum nach Doesburg.
Gegen Ende des 15. Jahrhunderts allerdings änderte sich die Lage. Der Wohlstand Doesburgs schwand langsam aber sicher dahin. Eine der Ursachen war das Versanden der IJssel. 1552 wurde darum entschieden, den Fluss umzubetten. Es half allerdings nicht. Die ersten Jahre des Achtzigjährigen Krieges und der französischen Besetzung von 1672 bis 1674 führten die Stadt noch näher an den Abgrund.
Doesburg verfiel von einer blühenden Handelsstadt zu einem schlichten Dorf. Ein großer Teil der Einwohner lebte von Ackerbau und Viehzucht. Lediglich als Festung hatte die Stadt noch gewisse Bedeutung. Von 1607, als Moritz von Nassau die Stadt als Grenzfestung umbaute, bis 1945 beherbergte Doesburg fast ständig eine Garnison in ihren Stadtmauern.
1701 entwarf Menno van Coehoorn Pläne, östlich der Stadt eine starke Verteidigungsanlage zu errichten. Diese Verteidigungslinie wurde zwischen 1702 und 1730 gebaut. Praktisch bedeuteten diese Wälle allerdings eine räumliche Begrenzung, so dass die Stadt Doesburg (die bis 1923 offiziell eine Festung blieb) in ihrer Entwicklung eingeschränkt wurde. Dadurch stagnierte sogar die Industrialisierung. Die erste große industrielle Niederlassung in Doesburg, die Eisengießerei, entstand 1893. Ein großer Teil der Verteidigungslinie ist übrigens immer noch vorhanden und bekannt unter dem Namen Hoge en Lage Linie oder Batterijen.
Seit 1925 fand in eingeschränktem Maße Wohnungsbau statt, zuerst im Gebiet Molenveld. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurden auch die Gebiete Zuidelijk Molenveld und Noordelijk Molenveld in zwei Phasen bebaut. In den sechziger Jahren wurde schließlich das Neubauviertel De Ooi verwirklicht. 1974 wurde Beinum eingemeindet, hier wurde noch weiter gebaut.