主条目：西伯利亚历史
参见：俄國征服西伯利亞
早在石器時代以前，西伯利亞已經有人居住。當時西伯利亞的氣候比現在溫和得多，而且當時的水位比較低。現時的白令海峽，當年有一條陸橋連接西伯利亞和阿拉斯加。現時美洲原住民的祖先人口都是通過這條陸橋從西伯利亞來到美洲的。
西伯利亞亦是古代不少強悍民族的搖籃。匈奴、鮮卑、突厥、柔然等等各種民族都是從西伯利亞崛起的。
東斯拉夫人前往西伯利亞旅行可追溯至11、12世紀。根据基輔羅斯歷史書往年記事记载：當時諾夫哥羅德人與西伯利亞獵人建立貿易關係，最遠到達葉尼塞河。
至於西伯利亞的現代發展始於16世紀後期。最初從西邊入侵西伯利亞的不是俄國正規軍，而是斯特羅加諾夫家族的僱傭軍。1558年，因為烏拉山脈以西的毛皮日漸減少，沙皇伊凡雷帝授權斯特羅加諾夫家族率哥薩克在烏拉山脈以東開發商棧，攫取當地豐富的毛皮資源。1572年，在西伯利亞中部的半遊牧國家西伯利亞汗國拒絕以毛皮向俄國朝貢，這成了俄國進攻西伯利亞的理由。還有一種說法是這次征服的起因是當地俄羅斯的居民點經常受到原住民的騷擾。哥薩克領袖葉爾馬克·齊莫菲葉維奇在1578年（明萬曆六年）10月開始東侵。幾年內，葉爾馬克等征服了庫臣汗國，將西部納入俄羅斯勢力範圍，但其後在進攻西伯利亞汗國時溺水身亡，該汗國直至1598年庫楚汗才被俄國擊潰。之後俄國人繼續深入東北亞拓殖，於1636年（明崇禎九年）到達鄂霍次克海，範圍擴張到將近整個西伯利亞地區，至此俄羅斯亦成為世界上領土最大的國家。
當俄國殖民範圍接近大清國领土時，雙方開始產生軍事接觸。1652年（清順治九年），俄人東入黑龍江，「駐防寧古塔章京海色率所部擊之，戰於烏扎拉村」。這是中俄之間第一場戰鬥。1657年，沙俄派正規軍在尼布楚河與石勒喀河合流處建立了雅克薩城與尼布楚城。之後中俄之間發生多次外交和軍事上的衝突。1685年，清康熙帝在平定「三藩之亂」後，派將軍彭春5月22日從璦琿起兵五千人，5月25日攻入雅克薩。之後清軍撤軍而俄軍捲土重來。1686年清軍再攻雅克薩。1689年9月7日《尼布楚條約》正式簽字，条约以外兴安岭和额尔古纳河为界划分两国边界。晚清衰败以后，俄罗斯帝国强迫中国清政府签订1858年《瑷珲条约》和1860年的《中俄北京条约》，割让黑龙江北、乌苏里江东、库页岛共100多万平方公里的土地给俄罗斯，中国还失去了日本海和鄂霍茨克海的海洋资源和出海口。
1917年俄國發生十月革命之後，白軍在西伯利亞獨立，成立遠東共和國。然而隨著布爾什維克勢力日增，遠東共和國在1922年改組成為遠東蘇維埃共和國，並於同年被蘇聯合併。1944年，唐努烏梁海被併入蘇聯，成為圖瓦共和國。西伯利亞由於其荒涼，歷史上一直是帝俄和蘇聯政府流放罪犯的地方。