Tên gọi Mường Thanh xuất hiện lần đầu trong sách Hưng Hóa xứ Phong Thổ lục của Hoàng Bình Chính. Hoàng Công Chất nổi dậy chống lại vua Lê chúa Trịnh, chiếm đất Mường Thanh, xây đắp thành lũy gọi là Phủ Chiềng Lễ, phiên âm Hán -Việt là Trình Lệ. Ông đã ở đây từ năm 1754 đến năm 1769. Năm 1778 nhà Lê bình được Hoàng Công Toản (con trai Hoàng Công Chất) và đặt ra châu Ninh Biên thay cho tên gọi Mường Thanh, thuộc phủ An Tây. Ninh Biên có 12 mường nhỏ gộp lại.

Tên gọi Điện Biên do vua Thiệu Trị đặt năm 1841 từ châu Ninh Biên; Điện nghĩa là vững chãi, Biên nghĩa là vùng biên giới, biên ải. Phủ Điện Biên (tức Điện Biên phủ) thời Thiệu Trị gồm 3 châu: Ninh Biên (do phủ kiêm lý, tức là tri phủ kiêm quản lý châu), Tuần Giáo và Lai Châu.

Thành phố Điện Biên được biết đến với trận Điện Biên Phủ năm 1954, giữa quân đội Việt Minh (do tướng Võ Nguyên Giáp chỉ huy) và quân đội Pháp (do tướng Chistian de Castries chỉ huy). Cuộc chiến mang ý nghĩa rất lớn trong việc kết thúc vai trò của người Pháp ở bán đảo Đông Dương, và đưa tới việc kí kết hiệp định chia Việt Nam ra thành 2 miền: Bắc và Nam. Trận Điện Biên Phủ được nhắc đến như một chiến thắng vĩ đại nhất của các nước Đông Nam Á chống lại một cường quốc phương Tây. Trong trận này, Lực lượng Việt Minh đã di chuyển pháo binh của họ lên những quả đồi xung quanh tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ và tiến công vào sườn của quân đội Pháp. Bằng cách huy động sức người một cách tối đa và với lực lượng hậu cần đông đảo của mình, Việt Minh đã làm nên một trong những chiến thắng quan trọng nhất trong lịch sử chiến tranh của Việt Nam.

Quần thể di tích lịch sử Điện Biên Phủ được chính thức xếp hạng di tích lịch sử quốc gia ngày 28 tháng 4 năm 1962. Tượng đài chiến thắng Điện Biên Phủ được xây dựng nhân dịp kỷ niệm 50 năm chiến thắng Điện Biên Phủ (2004). Hiện nay chạy dọc thung lũng Mường Thanh, nơi diễn ra cuộc đọ sức lịch sử năm xưa là đại lộ 279, con phố chính và lớn nhất thành phố Điện Biên Phủ.

Bắt đầu từ năm 1958, một nông trường quân đội được xây dựng ở đây, kéo theo di dân từ đồng bằng Bắc bộ, biến Điện Biên là một thị trấn nông trường, sau được nâng cấp thành thị trấn huyện lỵ của huyện cùng tên thuộc tỉnh Lai Châu. Từ ngày 18 tháng 4 năm 1992 trở thành thị xã tỉnh lỵ tỉnh Lai Châu. Thị trấn Mường Thanh ở phía tây được tách ra làm huyện lỵ huyện Điện Biên.

Theo Nghị định số 110/2003/NĐ-CP của Chính phủ ngày 26/9/2003, Điện Biên Phủ trở thành thành phố từ tháng 10 năm 2003 và là đô thị loại ba. Sau khi tách tỉnh, Điện Biên Phủ trở thành tỉnh lỵ tỉnh Điện Biên.

Điện Biên Phủ có diện tích 60,0905 km², gồm 7 phường và 1 xã. Các phường là: Mường Thanh, Tân Thanh, Him Lam, Thanh Bình, Nam Thanh, Thanh Trường, Noong Bua và xã Thanh Minh.

Mặc dù nhỏ hơn so với thời chiến tranh xảy ra, Điện Biên Phủ có số dân khoảng 70.639 người (cuối năm 2004). Cư dân sống ở đây không chỉ có người Kinh (người Việt) mà còn có một số đông là người Thái, người HMong, người Si La. Các dân tộc thiểu số chiếm 1/3 dân số của thành phố.

Về đường bộ, Điện Biên Phủ nối với thị xã Mường Lay bằng đường 12, cách nhau 90 km. Điện Biên Phủ cách Hà Nội 474 theo đường 279 đến Tuần Giáo chuyển sang đường 6.

Về đường hàng không, Điện Biên Phủ có sân bay Điện Biên Phủ nối với Hà Nội./.