Название город получил от реки Детройт (фр. le détroit du Lac Érie), которое означает пролив озера Эри, соединяющий озеро Гурон с озером Эри. В XVII—XVIII вв. под проливом понимали не только нынешнюю реку Детройт, но и озеро Сен-Клер и одноименную реку. Путешествуя вверх по реке Детройт на корабле Ла Саля, католический священник Луи Хеннепин отметил, что северный берег идеально подходит для поселения. Здесь в 1701 г. Антуан Ломе де Ла Мот-Кадийяк (фр. Antoine Laumet de La Mothe, sieur de Cadillac) с группой из 51 франко-канадца основал форт Детройт (фр. Ponchartrain du Detroit). К 1765 г. белое население Детройта составляло 800 человек, что ставило его в один ряд с крупнейшими французскими поселениями в Америке того времени, Монреалем и Сент-Луисом. Однако в 1760 г. и Монреаль, и Детройт были сданы англичанам и стали частью британской колониальной империи. Сделавшись хозяевами, англичане сократили наименование форта до Детройта.

В 1763 г. форт был подвергнут осаде восставшими индейцами вождя Понтиака. Будучи вынужденными смягчить свою политику на оккупированных территориях, британское правительство в том же году запретило английским колонистам основывать новые поселения к западу от гор Аппалачи, что, в свою очередь, вызвало недовольство многочисленного населения собственно британских колоний и стало одной из причин американской революции. После революции Детройт еще долго оставался канадским городком и перешел к США только в 1796 г. В 1805 г. большая часть Детройта сгорела при пожаре. С 1805 по 1847 гг. Детройт являлся столицей территории, а затем нового штата Мичиган. В это время его население сильно увеличилось. В 1812 г. он был вновь занят англичанами во время англо-американской войны (1812—1814 гг.), через год отбит американцами и получил статус города в 1815 г. Накануне гражданской войны Детройт был одним из ключевых пунктов «подземной железной дороги», по которой беглые чернокожие рабы пробирались из США в Канаду. Некоторое время здесь жил будущий президент, а тогда еще лейтенант Улисс Грант, а во время войны многие горожане добровольцами ушли в армию северян. Джордж Армстронг Кастер сформировал из них знаменитую «Мичиганскую бригаду».

Многие здания и особняки города были построены в конце XIX — начале XX века, когда для Детройта наступил «позолоченный век». В то время его называли «Парижем Запада» за роскошную архитектуру и бульвар Вашингтона, ярко освещенный лампочками Эдисона. Выгодное расположение на водном пути системы Великих озер сделало город крупным транспортным узлом. Основу городской экономики в середине XIX в. составляло кораблестроение. В конце того же столетия появление автомобилей вдохновило Генри Форда на создание собственной модели и Ford Motor Company (1904 г.). Заводы Форда, Дюрана, братьев Додж (Dodge), Паккарда и Крайслера превратили Детройт в автомобильную столицу мира.

В годы «сухого закона» контрабандисты использовали реку для транспортировки спиртных напитков из Канады. В 1930х годах с появлением профсоюзов Детройт стал ареной борьбы профсоюза работников автомобилестроения с работодателями. В ней, в частности, выдвинулись такие лидеры, как Хоффа, Джеймс Риддл. В 1940х через город прошла одна из первых американских скоростных трасс, М-8, а благодаря экономическому буму времен Второй мировой войны Детройт получил прозвище «арсенал демократии». Бурный экономический рост первой половины XX века сопровождался наплывом населения из южных штатов (преимущественно чернокожего) и Европы, что привело к расовым волнениям и открытому бунту в 1943 г.

В 50-х годах XX века Детройт оставался автомобильной столицей США, в ту пору продвигавших на государственном уровне программу дешёвых и общедоступных автомобилей. В Детройте были сосредоточены крупнейшие автомобильные заводы страны (Ford, General Motors, Chrysler), и город переживал бум своего развития — он в буквальном смысле процветал, став одним из богатейших городов Северной Америки. Ещё с середины 40-х годов с развитием автоиндустрии в городе появилось большое количество личных автомобилей. Постоянные пробки и нехватка мест для парковки становились всё более острой проблемой. Одновременно пропагандируется необходимость приобретения личного автомобиля, общественный транспорт представляется непрестижным — это «транспорт для бедных». С другой стороны, система общественного транспорта не развивается, ликвидируются трамвайные и троллейбусные линии. Это вынуждает жителей пересесть на дешевеющие автомобили. В результате число автомобилей в городе стремительно растёт, а старая градостроительная структура не удовлетворяет требованиям города автомобилистов. Власти пытаются решить проблему сносом исторических зданий в центре города для строительства стоянок.

К началу XXI века в Детройте, бывшей автомобильной столице США, белое население составляет около 10 % и концентрированно проживает в южной части города и в пригородах.

Детройт был признан самым неблагополучным городом США. Помимо высокой преступности, здесь плохая экология, а по уровню безработицы там этот город занимает второе место в США. Как сообщает «Forbes», с 1950 года населения сократилось на треть, до 950 тысяч человек. По прогнозам, как минимум до 2030 года оно продолжит убывать. Наиболее жуткие виды Детройта можно увидеть в клипе Eminem «Beautiful».