C’est sur le plateau de Montbellant, au Ve siècle av. J.-C., qu’une cité s’est installée.
Au fil des siècles la cité s’est agrandie et du bourg principal sur le Montbelant s’est construit la ville basse en bordure de la rivière l’Armançon (qui est aujourd’hui le centre-ville) et la ville de Saint-Michel autour de l’abbaye bébédictine (aujourd’hui disparue) du même nom construite sur le mont Voûtois, face au mont Bellant.
Au Moyen Âge, on ne parle pas de la ville de Tonnerre mais des villes de Tonnerre.