Un premier village est reconnu datant de la période néolithique. Il s’est établi vers 4 500 av. J.-C. sur l’éperon rocheux et a été occupé jusqu’à la fin de l’Âge du Bronze, au premier millénaire av. J.-C.. Le site se situait essentiellement au niveau du Donjon de Gouzon, quelques vestiges ont été découverts dans les espaces du château de Montléon et au chevet de la collégiale Saint-Pierre. Les fouilles archéologiques ont révélé les emplacements de trous de poteaux, de fossés et de fosses. Un large fossé protégeait le village au nord et contenait du mobilier céramique et des outils de silex, des déchets alimentaires.
Au Néolithique, les hommes travaillent le silex et l’os afin de créer des objets pour la chasse (flèches), prélever la viande (grattoir) ou nettoyer et travailler la peau des animaux tués (lissoir, poinçons). Ils utilisent également d’autres outils tels que la hache, le galet ou encore le polissoir et fabriquent des récipients en terre cuite pour contenir des graines ou des fruits par exemple.
Vers 3500 avant J.-C., les hommes découvrent le cuivre ; plus tard, ils le mélangent à de l’étain pour fabriquer le bronze. Ce dernier, soumis au feu, devient liquide avant d’être coulé dans des moules en pierre ou en terre. Cela permet de fabriquer des armes, comme la hache de Leignes-sur-Fontaine, et des parures, comme le très beau bracelet de Cubord.
En 1882, le chemin de fer arrive à Chauvigny et permet aux voyageurs de commerce de visiter la cité devenue particulièrement dynamique grâce aux foires importantes et l’implantation de deux industries : l’extraction de la pierre calcaire, et une fabrique de poterie. Entre 1880 et 1900, plusieurs grands chantiers sont réalisés : le boulevard vers la ville haute, l’Hôtel de Ville et un groupe scolaire, dont l’objectif est d’offrir aux garçons et aux filles une éducation de qualité.
Le pont médiéval, déjà en ruine au passage de Louis XIV à Chauvigny, fut abandonné au profit d’un bac jusqu’au début du 19e siècle. Il faut attendre 1833 pour voir en amont la construction d’un pont « de fil ». En 1864, un pont de pierre le remplace, mais il est détruit en 1944, puis reconstruit en 1948.
Au 19e siècle se développe la pratique de la photographie ; les clichés sont alors tirés sur des plaques de verre. En 1851, dans le cadre d’un recensement des châteaux du Moyen Âge en France (la Mission Héliographique), le photographe Gustave Le Gray fera les premières photographies de la ville ; d’autres suivront : Alfred Perlat, Célestin Sicard, Jules Robuchon, …
La châtellenie de Chauvigny est entrée dans le temporel de la cathédrale de Poitiers au cours du 11e siècle. Ainsi, tous les évêques nommés à Poitiers prennent le titre de seigneur de Chauvigny. Le premier reconnu est Isembert, vers 1020, qui possédait à Chauvigny un château familial. La cité médiévale de Chauvigny a une particularité unique : elle possède 5 châteaux, qui ont tous coexisté. Or il n’y a pas d’autre exemple en Europe d’une si forte concentration dans un si petit espace. Ceci s’explique par la seigneurie de Chauvigny. Les évêques de Poitiers sont aussi seigneurs, ils ont donc des prérogatives dues à leur fonction ; ils peuvent rendre justice et percevoir les taxes. En revanche, leur caractère religieux ne leur permet pas de détenir de fonction militaire, ni de posséder une armée. Pour se défendre, ils font donc appel d’autres seigneurs, certains de leur famille, qui viennent s’installer à proximité pour les protéger et défendre la ville de Chauvigny. La cité chauvinoise se scinde en deux espaces bien distincts : la Ville haute, sur l’éperon rocheux, abrite les pouvoirs civils et religieux ; la Ville basse, qui se construit sur ses abords, rassemble la population ainsi que les lieux d’industries, d’artisanat et de commerce.
Ce château, appelé "château des Évêques" puis "château Baronnial" au 14e siècle conserve aujourd’hui l’essentiel de ses murailles, son donjon roman, son "bastion" et les restes arasés de nombreuses petites constructions dans les cours. Quant au pan de mur vertigineux, il s’agit du dernier témoin d’un second donjon érigé, à l’aube du 15e siècle.
Les évêques se libèrent de l’entretien et de la charge de l’édifice au 18e siècle. Par la suite, le château Baronnial est vendu comme bien national en 1792 et transformé en carrière de pierre publique. Enfin, il est classé monument historique, puis racheté par l'État en 1843. Depuis 1996, le château accueille un spectacle de fauconnerie.
Le nom primitif du château de Montléon est Tour Oger en raison de la famille Oger de Chauvigny, ancêtres des seigneurs de Montléon. Curieusement, l’inscription "Tour Oger" figure sur l’appui d'une fenêtre à l’emplacement du château, près de la collégiale.
Du château de Montléon, il ne reste qu’un morceau de son enceinte et un blason au lion à la langue de feu, visible au-dessus d'une porte : les vestiges de ce château sont attribués au 13e siècle. Il avait des dimensions proches de celles du château d’Harcourt ; ces deux forteresses permettaient donc de verrouiller l’accès direct au château des Évêques.
Le château, construit aux 12e et 13e siècles, appartenait aux vicomtes de Châtellerault. Il est entré dans le domaine de la famille d’Harcourt à la fin du 13e par le mariage de Jeanne de Châtellerault avec Jean II d’Harcourt. Le châtelet d’entrée conserve une salle de garde, un assommoir et un emplacement pour la herse. La cour contenait des dépendances (cuisines, chapelle) aujourd’hui disparues. Le donjon se composait de deux tours. Une belle salle médiévale est préservée au premier étage, dont l'accès se faisait par une échelle à l'emplacement de l'actuelle fenêtre.Peu après que les évêques aient obtenu ce château à la fin du Moyen Âge, il fut transformé en prison. Les caves ont ainsi servi de geôle jusqu’au début du 19e siècle.
Ce château doit son nom à Guy III de Gouzon, un seigneur du Bourbonnais, qui s’unit à la fin du 13e siècle à Blanche de Beaumont, détentrice du fief. Acquis par l’évêque Fort d'Aux, vers 1350, il sert de tour de guet jusqu'au 17e siècle. Il a subi plusieurs campagnes de restauration avant d’abriter un musée en 1993 : l’Espace d'Archéologie industrielle.
C’est le seul château que les seigneurs de Chauvigny n’ont pas cherché à acquérir. Il est, de fait, resté dans le domaine privé. Bien qu’il soit le plus petit des châteaux de Chauvigny, il est sans doute le mieux conservé dans son état original. Les modifications apportées datent de la Renaissance avec la création de fenêtres, le comblement des créneaux et l'ajout d'une toiture à quatre pans. Malgré tout, le volume de la tour est conservé.
Sa position, au nord de l'éperon rocheux, lui donne l’apparence d’une tour de garde qui pouvait offrir une première défense à la ville.
À l’époque romaine, l’éperon rocheux est abandonné au profit des bords de Vienne. Une petite agglomération antique de 10 hectares se développe à proximité d’un gué franchissant la rivière et de la voie romaine Poitiers-Bourges ; il s'agit de Saint-Pierre-les-Églises. Les fouilles archéologiques ont révélé des vestiges d’habitat et d’artisanat datant du 1er au 4e s. après J.-C. L’agglomération disparaît à partir du 5e s., au profit d’un sanctuaire chrétien constitué d’une église et d’une vaste nécropole mérovingienne. Aujourd’hui, Saint-Pierre-les-Églises se présente comme une église isolée au milieu de son cimetière. Cette église n’est pas précisément datée, mais les matériaux de construction évoquent le réemploi de bâtiments antiques. Quelques éléments (borne milliaire, chapiteau, sarcophages) témoignent de la richesse du site romain.
Les Gallo-Romains disposent d’objets de soin très variés ; des épingles maintiennent les cheveux, des petits instruments à cuillère ainsi que des bâtonnets en bronze permettent de se nettoyer les ongles ou les oreilles et d’élaborer des crèmes de soins. Pour s’habiller et agrafer leurs vêtements, ils utilisent la fibule qui deviendra un objet de parure lorsqu’elle est décorée.