萨拉热窝河谷有着悠久的历史，考古学家发现萨拉热窝在新石器时代就有人居住。最著名的例子是萨拉热窝地区的布特米尔文化。布特米尔文化是1893年奥匈帝国在萨拉热窝郊区的伊利扎建设一个农业学校时发现的。该地区发现了大量新石器时代的燧石。这在当时是巨大的发现，1894年，考古学家和人类学家还为此在萨拉热窝举行了会议。 共5张 萨拉热窝
伊利里亚文化是萨拉热窝又一个突出的文化。古代人大多认为伊利里亚人生活在西巴尔干地区。在被罗马帝国征服之前，在萨拉热窝地区有多个伊利里亚人的居住点。在罗马帝国统治时期，城市的名字是硫磺温泉（Aquae Sulphurae），位于今日萨拉热窝郊区的城市伊利扎。罗马帝国之后，哥特人占据此地，之后斯拉夫人在7世纪来到这里。
在整个中世纪时期，萨拉热窝都是波斯尼亚省的一部份。城市的名字改为乌尔夫-波斯拿（Vrh-Bosna）。圣座的文件记载，1238年教会曾在这里建设圣保罗大教堂。斯拉夫人的城塞自1263年到城市被奥斯曼帝国征服的1429年为止都一直存在。
奥斯曼帝国在1450年代建立了萨拉热窝。1461年，在奥斯曼帝国波斯尼亚州首任州长伊萨·贝格·伊萨科维奇的统治下，城市得到了巨大的发展。1461年之后，伊萨科维奇监督了城市旧市区的建设，修建了供水系统和清真寺、带屋顶的巴扎、公众浴场、州长官邸。城市改名波斯纳萨拉伊，发展为这个地区最大的都市。在这个时期，许多基督徒改宗伊斯兰教。而这一地区则被称为萨拉伊奥瓦斯（saray ovası），在土耳其语中的意思是“有宫殿的平地”。
格兹·胡色雷·贝格在1521年就任波斯尼亚的第二任州长，建设了城市最早的图书馆、伊斯兰学校、苏菲主义的学校、萨哈特库拉钟楼（Sahat Kula）等建筑。旧城区的大部份地区都是在他的任内修筑。萨拉热窝以其大市场和众多的清真寺而闻名。在16世纪中期，清真寺的数量超过100个。在帝国的鼎盛时期，萨拉热窝是奥斯曼帝国在巴尔干半岛仅次于伊斯坦布尔的第二大和重要的都市。1660年，萨拉热窝的人口估计超过80,000人。相比之下，贝尔格莱德在1838年的人口是12,963人，萨格勒布在1851年人口是14,000人。由于政治上的重要性，萨拉热窝也成为战场。