Основан в 1583 году как острог (вероятно, ранее на этом месте существовало чувашское поселение). Как город впервые упоминается в 1609. В 17 веке – крупный транзитный пункт на волжском торговом пути; через Козьмодемьянск проходил Сибирский тракт. Жители города принимали участие в Крестьянской войне 1670–1671 годов под предводительством С. Т. Разина. С 1708 – в составе Казанской губернии, с 1719 – Свияжской провинции; с 1781 – уездный город Казанского наместничества. Город пострадал от опустошительных пожаров в 1694, 1758, 1833 и 1872 годах. Со 2-й половины 19 века – один из крупных центров лесоторговли (Козьмодемьянская лесная ярмарка была второй в России по обороту после Архангельской). В 1875 был открыт городской общественный банк, в 1882 – общественная библиотека (около 1500 томов); земская больница Козьмодемьянска с учреждённой в 1887 году бактериологической лабораторией считалась одной из лучших. В 1894 в Козьмодемьянске было 40 застроенных кварталов и 3 площади (Базарная, Богоявленская и Тихвинская), действовало 7 церквей и Троицкий женский монастырь, насчитывался 751 дом (в т. ч. 24 каменных). Основными занятиями жителей были торговля, садоводство и огородничество, отгрузка дров на волжские пароходы. Проводились 2 ярмарки в год (в мае и декабре). Близ города работали 2 лесопильных и пиво-медоваренный заводы. Население: 5,2 тыс. человек – в 1897 году; 7,7 тыс. – в 1926; 18,7 тыс. – в 1979; 25,3 тыс. – в 1992; 25,1 тыс. – в 1996. В реконструируемом центральном городском районе сохранилась часовня (т. н. Стрелецкая башня, 1696–1697). В 1980–1990-е годы многоэтажными зданиями застроены 4 микрорайона, общественные и жилые сооружения возведены в новом массиве на берегу Волги. Художественно-исторический музей (русская и западно-европейская живопись 18–20 веков, коллекции зарубежного, в т. ч. китайского и русского фарфора) с филиалом – Этнографическим музеем под открытым небом (быт и культура марийцев).