大学的根源要追溯到十一世纪的博洛尼亚，当时众多被称为注释者的语法学、修辞学和逻辑学的学者们聚集在一起，共同评注古老的罗马法法典。

学者们最初的研究集中在法律上，其中最早有记载的学者有佩波内、依内里奥和格雷茨亚诺。在听取了依内里奥的四位学生的建议之后，皇帝费德里克一世于1158年颁布法令，规定了大学不受任何权力的影响，作为研究场所享有独立性。从十四世纪开始继法学之后，博洛尼亚大学又迎来了众多逻辑学、天文学、医学、哲学、算术、修辞学以及语法学的学者。1364年，大学建立了神学院。众多科学史和文学史上的名人都曾经在这里求学、研究或从事教学工作，其中最著名的有圭多·圭尼泽利、但丁、弗朗西斯克·彼特拉克、奇诺·达皮斯托亚（Cino da Pistoia）、切科·达斯科利、雷·恩佐（Re Enzo）、萨林贝内·达帕尔马（Salimbene da Parma）和科卢乔·萨卢塔蒂（Coluccio Salutati）。博洛尼亚大学在十五世纪进行了小规模的收缩，但保留了很多像安德烈亚·阿尔恰多（Andrea Alciato）这样著名的学者，同时开始了希腊文和希伯来文的教学。在十六世纪博洛尼亚大学开创了被称为“自然魔法”的教学，即是我们今天的实验科学。这段时期著名的人物有彼得罗·蓬波纳齐（PietroPomponazzi），他通过自然科学的研究向传统的神学发出了挑战，而乌利塞·阿尔德罗万迪（Ulisse Aldrovandi），则奠定了自然科学的基础，他对药理学的发展有重要的贡献，并对很多动物、化石和自然现象做了收集和分类。在同一时期，大学成为了代数学研究的中心，代表人物有卡尔达诺和费罗。在十六世纪加斯帕雷·塔利亚科齐（Gaspare Tagliacozzi）开始了整形外科最初的研究，而十七世纪更是博洛尼亚医学发展的黄金时期，马尔切洛·马尔比基（Marcello Malpighi）开始利用显微镜进行人体解剖学的教学研究。得益于他们做出的努力，医学在这段时期有了巨大的进步。中世纪博洛尼亚大学的声誉已经在整个欧洲传播开来，使其成为了学者们争相向往的学术圣地。像托马斯·贝克特、帕拉塞尔苏斯、雷蒙多·德佩尼亚福特（Raimundo de Peñafort）、丢勒、圣卡洛·博罗梅奥（san Carlo Borromeo）、大诗人塔索、哲学家伊拉斯谟、教皇尼古拉五世、皮科·德拉米兰多拉（Pico della Mirandola）、艺术理论家阿尔贝蒂以及卡洛·哥尔多尼（Carlo Goldoni），都来过这里求学。尼古拉·哥白尼在这里学习教皇法的同时，开始了自己对天文的观察和研究。伴随着十八世纪的工业革命，博洛尼亚大学对推动科学技术的发展做出了自己独特的贡献。在这个时期，伽伐尼与亚历山卓·伏打、本杰明·富兰克林、亨利·卡文迪什等人，共同开创了现代电气的时代。而意大利统一之后，博洛尼亚大学迎来了它又一个学术高峰时期，其间著名的学者有乔瓦尼·卡佩利尼（Giovanni Capellini）、焦苏埃·卡尔杜奇（Giosuè Carducci）、乔瓦尼·帕斯科利（Giovanni Pascoli）、奥古斯托·里吉（Augusto Righi）、费代里戈·恩里克斯（Federigo Enriques）、贾科莫·恰米钱（Giacomo Ciamician）、奥古斯托·穆里（Augusto Murri）。在1888年博洛尼亚大学八百年的庆祝典礼上，几乎世界上所有大学的代表们会聚在博洛尼亚共同为大学之母的荣誉而欢呼，他们承认博洛尼亚大学是他们的根源，是继承与追求宽容之路的根本。这一天成为了国际性的学术节日。博洛尼亚大学一直保持着世界文化学术界的中心位置，直到两次世界大战的爆发，使得研究和教育的重心被转移。然而在发达国家的教育体系不断更新和发展的过程中，她一直担任着举足轻重的角色，成功地引领了欧洲大学制度的改革。