里约热内卢在葡萄牙语中意为“一月的河”，因葡萄牙人1505年1月远航到此而得名。60年后开始建城。从1763年到1960年一直是巴西的首都。
1960年4月，巴西政府将首都迁至巴西利亚。但现今这里仍设有相当多的联邦政府机关以及社团组织和公司的总部，故亦称巴西“第二首都”。
在里约热内卢，人们随处可见保存完好的古建筑物。它们大多已被辟为纪念馆或博物馆。巴西的国立博物馆，就是当今世界最著名的大博物馆之一，收藏的物品共有100余万件。
里约热内卢是世界著名的旅游胜地。它有海滩30多处，总长达200公里，其中最为著名的“科帕卡巴纳”海滩沙白水洁，呈新月形，长达8公里。据统计，每年到巴西的200多万游客中，有近百分之四十的人要到这座城市来。
里约热内卢也是巴西的第二大工业城市和最大的商业中心。其工业总产值占全国的百分之十五左右。纺织、服装、化学、医药、印刷出版、冶金等在全国均居重要地位。
2009年10月2日，里约热内卢赢得2016年夏季奥运会的举办权。2012年7月1日，在俄罗斯圣彼得堡举行的第36届世界遗产大会上，将里约热内卢的独特景观列入世界文化遗产，里约因此成为世界文化遗产中首个入选自然景观类别的城市。
1502年1月20日，葡萄牙探险家佩德罗·阿尔瓦雷斯·卡布拉尔发现了现今城市的所在地瓜纳巴拉湾，并称该处为Rio de Janeiro，即「一月之河」。当时他们认为海湾实际是河口。事实上, “河“是当时任何大面积水体的通称。随后法国也有船队到来，作为他们巴西木材的大本营。1555年，法国海军军官Nicolas Durand de Villegaignon带领了600多名战士和殖民者，在这里建立了第一个欧洲人殖民地，名为「France Antarctique」。 殖民者主要由法国雨格诺派徒与瑞士加尔文教徒组成。
这个城市后来在1565年3月1日，由葡萄牙人入侵之下成立。他们成功占领此城，并将法国人驱逐出境。以后城市经常被海盗及私掠船攻击，特别是法国。因此在16世纪起，葡萄牙人开始在此地建筑城堡，用作防御和抵抗侵略者。
此城市继续成为殖民地首都，直到1808年为止。当时葡萄牙贵族及皇室害怕拿破仑入
侵葡萄牙，乃逃亡到里约热内卢。此地更成为葡萄牙首都，因此里约热内卢是唯一一个欧洲国家在欧洲以外地区设立首都的城市。那个时候，对于贵族突然迁徙，城市缺乏建设空间给予贵族居住。结果大量原居民被迫迁离，以留下空间予一众葡萄牙贵族。
1822年，佩德罗一世宣布巴西独立，他决定将里约热内卢成为国家的首都，不过城市逐渐失去重要性，他将经济和政治中心迁移到圣保罗。但当君主制于1889年被共和国所代替，里约热内卢仍是巴西的首都。也就在这时候，大量非洲人被运来里约热内卢作为奴隶。在1840年，市内奴隶数目达到220,000人。早年里约热内卢人口都是集中于今日商业中心区一带。直到20世纪早期，城市开始急速发展，市中心的重心开始向南和西转移。
早于1930年代，巴西政府已着手讨论有迁移首都的问题。
1955年新上任的总统库柏契克还大力推行建设新首都。尽管有很多意见认为这只是基于选举作作的举动，库柏契克仍最终于1960年4月21日，成功把首都搬入巴西利亚。里约热内卢乃降格为一个普通城市。
里约热内卢于2009年10月2日，获得2016年第31届夏季奥林匹克运动会举办权。
里约市景观独特，山海交融的优美自然风光与人文景观巧妙和谐地融为一体。里约的主要景观包括蒂茹卡国家森林公园、耶稣山、创建于1808年的植物园、瓜纳巴拉湾以及科帕卡巴纳海滩等。这些景观对于当地户外生活文化厥功甚伟，并成为音乐家、园林学家以及城市规划专家艺术灵感的来源。