Era il 1472. Finalmente, l'amministrazione comunale torinese si insediava nell'area in cui ancor oggi sorge il Palazzo Civico. Per secoli il Comune, privo di una sede propria ove si potesse riunire il Consiglio, amministrare la giustizia e conservare le carte, aveva trovato di volta in volta ospitalità presso le residenze di importanti famiglie cittadine o in locali di fortuna. In quell'anno venne acquistato un edificio, e altri ne furono acquisiti in seguito - ancora fino a tutto il Settecento - finché l'intero isolato che si affacciava sull'antica piazza del mercato fu occupato dalla sede comunale.

Costruzioni, rifacimenti, ricostruzioni si susseguirono nel tempo. Il nucleo principale e più antico dell'attuale Palazzo Civico è costituito dall'edificio progettato dall'architetto ducale Francesco Lanfranchi, realizzato tra il 1659 e il 1663: un tipico palazzo nobiliare, caratterizzato dal portico, l'ampio scalone, il ricco salone e il cortile d'onore. Gli interni vennero decorati secondo i dettami barocchi di Emanuele Tesauro, letterato di corte.

Affreschi d'ispirazione storico/mitologica arricchirono il salone centrale; pitture allegoriche, tuttora conservate, abbellirono la Sala delle Congregazioni, posta accanto al salone, ove si svolgevano le riunioni invernali del Consiglio: qui spiccava il grande dipinto dal significato simbolico, allora collocato al centro del soffitto, intitolato "Ego Sapientia habito in Consilio", trasferito poi nella nuova Sala del Consiglio e sostituito da una raffigurazione de "La Fede e la Virtù vincono l'eresia". Nella Sala del Sindaco, posta all'altro lato del salone centrale, le decorazioni pittoriche furono dedicate alla celebrazione del Miracolo dell'Ostia.

Importanti interventi vennero realizzati nel corso del Settecento. In particolare, a partire dal 1756 l'architetto regio Benedetto Alfieri pose mano a un radicale riassetto urbanistico dell'area circostante il Palazzo Civico: l'edificio lanfranchiano venne inserito in una scenografia ordinata e simmetrica, centrata sulla fuga prospettica da piazza Castello. Furono aggiunte due campate per ogni lato della facciata, che, grazie allo stile architettonico adottato, determinarono una saldatura armonica tra il Palazzo Civico e il resto della piazza, e consentirono una più funzionale configurazione degli spazi interni.
Nel 1758 venne realizzata, sul lato sud dell'edificio, la nuova Sala del Consiglio, fin dall'origine tappezzata di velluto cremisi, plafonata in legno, corredata di banchi, impreziosita da dorature e altri ornamenti.

Nel 1788, completate le facciate a nord e a ovest, si chiuse il lungo processo di ampliamento del Palazzo di Città, che occupava ormai l'intero isolato denominato "di San Massimo".

L'edificio ospitava gli uffici comunali e i servizi connessi, quali l'archivio, l'armeria, la spezieria per i poveri, la cappella per i decurioni; ma anche altri uffici come il Vicariato, la Giudicatura, l'Insinuazione, il Magistrato del Consolato, le scuole. Numerosi locali, poi, erano dati in affitto a privati: librai e calzolai, acquavitari e minusieri, speziali e tappezzieri tenevano bottega al piano terreno e molti di loro abitavano i piani superiori; qui risiedevano anche nobili, professionisti, ecclesiastici e funzionari pubblici. Con il periodo francese, però, la crescita demografica della città e la riorganizzazione dell'apparato amministrativo, nonché la scomparsa di antiche magistrature e istituzioni, fecero sì che spazi sempre più ampi dell'edificio fossero destinati agli uffici comunali e ai funzionari cittadini: lentamente scomparvero gli affittuari.

Nell'Ottocento vennero realizzati gli ultimi significativi interventi sul Palazzo, soprattutto sulle decorazioni, gli arredi e la facciata sulla piazza, secondo i canoni del gusto neoclassico. Il principale rifacimento riguardò il salone centrale che fu rivestito di marmi (di qui la denominazione "Sala dei Marmi") e decorato con un monumento equestre del re Vittorio Emanuele I. Anche il portico d'ingresso venne ristrutturato e arricchito con statue di Carlo Alberto e di Vittorio Emanuele II. Tra il 1880 e il 1882 venne modificata la Sala Rossa, anche per rispondere alle nuove esigenze nate con l'unificazione nazionale: cambiava la composizione del Consiglio e le sedute venivano aperte al pubblico. Vennero rifatti e ridistribuiti i banchi destinati ai consiglieri e costruita una tribuna per i giornalisti e i cittadini; con l'occasione, venne sostituita la tappezzeria e fu decorato il soffitto, dando alla Sala l'aspetto che si è conservato fino ai giorni nostri.