Важное событие в жизни Кельна произошло в 310 г., когда по указу императора Константина был построен мост через Рейн, который оставался единственным в городе вплоть до 19 в. В Кельне формируется крупная христианская община, и кельнский епископ принимает участие во Вселенских соборах. Империя стремительно слабеет, а богатый город служит предметом вожделения окружающих его варварских племен. Легенда гласит, что недалеко от Кельна приняла мученическую смерть св. Урсула, считавшаяся покровительницей города. Она была дочерью английского короля, но приняла христианство, собрала 11 девушек, давших обет безбрачия, и отправилась в Рим. По дороге ей во сне явился ангел, сказавший, что после посещения папы она должна отправиться в Кельн и принять там смерть. Так и произошло, по дороге в Кельн на ее спутников напали гунны и всех перебили. Многочисленные набеги варваров на город, один из которых, по-видимому, и нашел отражение в этой легенде, успешно отражались, пока в 454 г. франкам не удалось завоевать Кельн. Он присоединяется к владениям короля Хлодвига, а преторианский дворец становится королевским.
При Карле Великом, империя которого включила в себя бывшие франкские владения, в городе было основано архиепископство, что вызвало необходимость построить собор, и в 870 г. был построен первый Кельнский собор в романском стиле. После раздела империи Карла Великого Кельн входит в состав Священной римской империи, и император Оттон I ставит на архиепископскую кафедру своего брата, герцога Лотарингского. В Кельне живет также жена Оттона, византийская принцесса Теофану. Это делает Кельн одним из важнейших городов Германии.
В 1164 г. архиепископ Кельнский Райнальд фон Дассель, близкий друг Фридриха Барбароссы, стал канцлером Италии, что позволило ему перенести мощи волхвов из Милана в Кельнский собор, где они находятся и поныне. Присутствие христианской святыни вызвало большой поток паломников в Кельн и способствовало процветанию города. В 1248 г. начинается строительство готического собора, бывшего на тот момент самым большим в мире, который должен был послужить монументальным хранилищем для раки с мощами. В это же время кельнский архиепископ становится курфюрстом, т.е. приобретает право выбирать императора.
Бюргерство стремительно богатеет, и его желание обладать правами самоуправления в Кельне приводит к частым стычкам с духовенством. В 1288 г. в битве при Воррингене кельнцы под руководством герцога Брабантского одержали победу над войсками архиепископа, и Кельн стал независимым городом, оставаясь при этом центром архиепископства.
В 1367 г. на заседании представителей немецких и голландских городов в Кельне принимается решение об образовании союза против Дании, препятствующей торговле на Балтике. Со временем этот союз превратился в Ганзу, крупнейшее объединение купцов средневековой Европы. В 1388 г. основывается Кельнский университет, а власть в городе переходит к ремесленным гильдиям. Император признает власть гильдий, и в 1475 г. присваивает Кельну статус вольного имперского города.
16 в. оказался для Кельна богатым на исторические события. Церковь присвоила городу статус святого, который до этого носили лишь Рим и Константинополь. Здесь было открыто представительство папского престола, а также главный центр иезуитов в Германии. Однако падение Ганзы привело к резкому обнищанию Кельна, и строительство огромного собора, так и не законченное к этому времени, было заморожено вплоть до середины 19 в.
В Тридцатилетнюю войну город сохранял нейтралитет, поэтому практически не пострадал. В это время на архиепископском престоле утвердилась династия Виттельсбахов, правившая в Баварии и Пфальце. Архиепископы из этой династии любили роскошь, и под Кельном было отстроено несколько великолепных загородных дворцов.
В 1794 г. французская армия подошла к Кельну, и чтобы избежать разрушения города, кельнский бургомистр отдал французам ключи от города. Кельн вплоть до 1814 г. становится провинциальным городом Франции. В 1804 г. его посещает Наполеон, который был восторженно встречен горожанами. После разгрома Наполеона Кельн занимают прусские войска, и по решению Венского конгресса город отходит к Пруссии. Начинается индустриальная эпоха, а в 1842 г. возобновляется строительство Кельнского собора.
Величественное здание Кельнского собора, строившееся с перерывами на протяжении более 600 лет, является выдающимся памятником немецкой готики. Он поражает своими громадными размерами, яркой устремленностью ввысь всех его элементов – от высоких башен до фиалов и вимпергов, своим мрачным видом из-за песчаника, который темнеет со временем и своим декором, плетущим на его стенах поразительное каменное кружево, не оставляющее свободной поверхности стен. И хотя родиной готического искусства является Франция, здесь зерно попало в благодатную почву, и ученик превзошел учителя, немецким мастерам удалось воплотить идею и создать памятник всему средневековью.