L'insediamento primitivo - che pare si chiamasse Massa Lunense - sembra si sia sviluppato in seguito alla decadenza della vicina Luni, dalla cui sede vescovile dipendeva. Successivamente si identificò come Massa del Marchese, per essere stata a lungo sotto la Signoria dei Marchesi Malaspina, quindi Massa Cybea, dal nome della casata genovese che successe ai Malaspina; nell'800, dopo l'annessione al Ducato di Modena, venne indicata come Massa Ducale.
L'opera di fortificazione del colle su cui sorge oggi il castello ebbe inizio attorno all'anno Mille, sotto il governo degli Obertenghi che possedevano numerosi domini in Corsica e in Sardegna. A partire dagli inizi del 1200 Massa fu spesso oggetto di aspre contese per il predominio della città. Nel 1254 il castello passò dal dominio pisano a quello dei fiorentini, per passare poi alla Repubblica di Lucca che governò quasi ininterrottamente fino alla fine del XIII secolo. Nel 1315 Massa è nuovamente governata dai Pisani, sotto Uguccione della Faggiola, capitano delle Milizie di Pisa, finché la dominazione amministrativa tornò sotto Lucca, con Castruccio Castracani, il quale divenne Signore della Vicaria della Lunigiana, concessagli dall'Imperatore Lodovico il Bavaro. Grazie al famoso condottiero lucchese il castello fu fortificato con una robusta cinta muraria, corredata da tre torri, un ponte levatoio ed una zona adibita a dimora. Dal 1342 e fino al 1396 fu governata ancora dai Pisani, dopodiché tornò nuovamente ai Lucchesi.
La prima metà del XV secolo fu caratterizzata da un'alternanza di vicissitudini politiche e belliche che videro protagonisti potenti milanesi, fiorentini e lucchesi finché, nel 1442, Alberico I Malaspina , marchese di Fosdinovo, dette inizio alla dinastia familiare che governò il Marchesato per circa un secolo. Gli successe Giacomo Malaspina, al quale si deve la ricostruzione della chiesa di S. Francesco che in seguito diverrà cattedrale.
Staccatasi definitivamente dal ramo di Fosdinovo, la dinastia massese dei Malaspina diede vita ad un radicale rinnovamento della città, regalandole l'aspetto di uno Stato molto più all'avanguardia rispetto a quelli confinanti che, fino all'avvento della Rivoluzione Francese, conservarono rigide forme di governo feudale. Nel 1519 ad Alberico successe la figlia Ricciarda la quale, convolando a nozze col nobile genovese Lorenzo Cybo, unì il casato dei Malaspina con quello dell'illustre famiglia ligure - molto nota presso la Curia romana - che, tra l'altro, aveva dato i natali a Papa Innocenzo VIII ( il protettore di Cristoforo Colombo). Questo matrimonio sancì l'inizio di un'importante discendenza che ben presto diede i suoi frutti, grazie ad Alberico Cybo, figlio di Ricciarda, che nel 1553 ereditò il Marchesato, rivelandosi il vero innovatore della piccola corte massese, alla quale diede lustro e fama, valorizzando al meglio i legami di parentela venutisi a creare col matrimonio della madre.
Grazie al suo talento creativo e alle sue eccellenti capacità politiche, Alberico Cybo seppe dare un notevole impulso alla città, sia sotto il profilo amministrativo che sotto quello economico. La nuova Massa Cybea fu oggetto di numerosi interventi per l'arredo urbano, utilizzando soprattutto il pregiato marmo delle vicine cave, alle quali Alberico dedicò particolari cure e attenzioni, favorendo lo sviluppo di quella che divenne una delle maggiori fonti di ricchezza per il suo Stato. Il marmo costituì la materia prima per la costruzione di pregevoli fontane e ricercatissimi portali, tuttora ben visibili nelle piazze e sui palazzi più prestigiosi del centro storico, come lo stupendo portale monumentale che costituisce l'ingresso del giardino ducale di Camporimaldo, un tempo ricco di piante rare e animali esotici.
Sempre ad Alberico Cybo si deve la trasformazione del vecchio borgo di Bagnara, con la fondazione della Massa Cybea, che costituisce tuttora il centro storico cittadino. Una nuova cinta muraria racchiudeva la città, cui si accedeva attraverso la porta Martana (verso la Toscana), ed il Portone (verso la Liguria).
Nella piazza Martana convergevano tre strade che portavano alle due piazze del centro: quella del Mercato (attuale piazza Mercurio) e quella della Chiesa di S. Pietro in Bagnara dove veniva ristrutturata ed ampliata una vecchia villa di campagna per trasferire al piano la residenza Ducale fino ad allora situata all'interno del Castello. Il Palazzo subì nel tempo numerosi ampliamenti ed arricchimenti, fino a raggiungere nel 1701 l'attuale aspetto, opera dell'architetto Alessandro Bergamini, che con abili artifici conferì un aspetto unitario alla facciata e creò il magnifico loggiato interno detto " delle cento colonne", che unisce alla sontuosa ricchezza del marmo una raffinatissima e leggera eleganza.
Nel 1568 l'Imperatore Massimiliano II (1527-1576) conferì ad Alberico Cybo la nomina di principe del Sacro Romano Impero e dopo circa mezzo secolo l'Imperatore Ferdinando II innalzò Massa al rango di Città.
Il grande Alberico morì nel 1623, all'età di 94 anni, lasciando il trono al nipote Carlo I, amante delle scienze e della letteratura che governò fino al 1662, dopodiché il principato passò al figlio Alberico II e quindi, nel 1690,a Carlo II.
A lui, ma forse soprattutto all'iniziativa della consorte, la nobile romana Teresa Pamphili, si deve la definitiva sistemazione del Palazzo in cui spiccano il Grottesco con la monumentale fontana del " Nettuno ", la Cappella, affrescata da Natale Pellegrini, e la splendida alcova, opere tutte del prediletto architetto Bergamini.
Per volontà di Teresa Pamphili, che collaborò anche al suo disegno ancora insieme al Bergamini, venne costruita la più bella delle ville ducali, quella campestre della Rinchiostra, in cui si gioca di nuovo il connubio del marmo candido e del rosso cybeo.
Dopo un breve governo del figlio Alberico III, che morì a soli 43 anni senza lasciare eredi, il governo passò al fratello Alderano Cybo, amante di cavalli, lusso e divertimenti, il quale escogitò un piano per la cessione segreta dei suoi domini feudali alla Repubblica di Genova, ma fu scoperto e rischiò di essere cacciato.
Gli successe la figlia Maria Teresa molto amata dai sudditi che sposò nel 1741 il Principe Ercole Rinaldo D'Este che portò nello Stato dei Cybo Malaspina la ventata innovativa del secolo dei lumi, soprattutto sotto il profilo economico e commerciale, disciplinando la produzione ed il commercio del marmo con una legge che è rimasta in vigore fino a pochi anni orsono. Fondò, tra l'altro, un ospedale nel convento soppresso dei frati agostiniani e nel 1769 istituì a Carrara l'Accademia delle Belle Arti. Ma, avendo stabilito la propria dimora presso la lussuosa corte di Modena, la duchessa Maria Teresa finì per trascurare i problemi della sua città, che entrò in crisi. Alla sua morte, avvenuta nel 1790, le subentrò la figlia Maria Beatrice, sposa dell' arciduca austriaco Ferdinando, anch'essa come la madre, benvoluta dal popolo, ma che, nel 1799 con la Rivoluzione Francese, fu costretta ad abbandonare lo Stato di Massa e Carrara, inizialmente aggregato alla Repubblica Cisalpina prima di passare sotto il Regno Italico.
L'espansione economica dei primi del XVIII secolo suggerì l'ampliamento della rete viaria e si tentò la costruzione di una strada che agevolasse traffici commerciali e spostamenti di persone. Il famoso ingegner Vandelli, su incarico del duca di Modena, progettò una strada che unisse la zona di Massa con la Garfagnana; i lavori richiesero molto tempo e grande impegno, ma il risultato fu un insuccesso, in quanto la strada risultò impraticabile ed il duca fece sospendere i lavori e licenziò il Vandelli , il quale, sentendosi disonorato, si uccise.
La strada originale, percorsa a piedi da tante donne massesi nei tragici anni della II guerra mondiale, per cercare farina e alimenti nella più ricca Emilia, recentemente restaurata, costituisce oggi una meta di grande interesse e bellezza per escursioni e amanti del trekking.
Nel 1806 il distretto di Massa e Carrara fu aggregato al Principato di Lucca ove Napoleone insediò la sorella Elisa Baciocchi, che destinò il Palazzo Ducale a propria dimora di vacanze. La presenza napoleonica comportò una notevole trasformazione dell'assetto urbano, con la realizzazione dell'attuale Piazza Aranci, ottenuta con la demolizione dell'antica pieve di S. Pietro ove nel 1819 vennero piantati numerosi aranci che costituiscono una originalissima caratteristica della piazza e sono i migliori testimoni della mitezza del clima del territorio massese.
Dopo il Congresso di Vienna, col venire meno del potere napoleonico, Massa fu restituita a Maria Beatrice che le regalò un aspetto nuovo, dotandola di importanti opere pubbliche, tra cui un nuovo acquedotto, un ospedale ed una strada di collegamento rapido con la vicina Carrara, l'odierna via della Foce, con un nuovo ponte sul fiume Frigido. L'erezione della chiesa Collegiata di S. Francesco a Cattedrale e l'istituzione di una nuova Diocesi nel 1823 documentano da un lato il raggiungimento di un obiettivo già perseguito anche dal grande Alberico, ma anche l'affermarsi dello spirito della Restaurazione che accresceva le proprie capacità di controllo su un territorio in cui la presenza di " sette " e società segrete destava forti preoccupazioni.
Per motivi dinastici la morte di Maria Beatrice segnò la fine di uno degli stati italiani più antichi e Massa passò direttamente sotto il dominio estense, con il figlio di lei, Francesco IV.
Il periodo seguente fu contrassegnato da forti contrasti tra le rigide dominazioni estensi e le nuove aspirazioni liberal-nazionali che sfociarono anche in alcuni tentativi di insurrezione, duramente repressi.
Con il plebiscito del 1859 Massa aderì al Regno di Sardegna, dopo aver cacciato le milizie estensi. Seguì un periodo di grande sviluppo economico e commerciale ed i confini con Massa si allargarono fuori dalla cinta muraria rinascimentale, la quale venne gradualmente distrutta.


Massa ha subito nel corso dei secoli numerose modificazioni al proprio assetto territoriale, fino all'ultima del 1938 quando il comune, insieme a quelli di Carrara e Montignoso, venne abolito per formare il nuovo comune di Apuania; è stato infine ricostituito il 1° marzo 1946. Massa è ricordata per la prima volta in un documento dell'882. Nel sec. XI, dopo lunghe dispute tra i vescovi di Luni e di Lucca e vari feudatari, Massa venne definitivamentefeudo degli Obertenghi. Nel 1248 Massa fu ceduta da Federico II ai lucchesi. Da questo momento in poi la sua storia è ricca di passaggi e vicissitudini per cui si susseguono i pisani, i lucchesi, il genovese Gherardino Spinola, lo scaligero Mastino della Scala, Luchino Visconti, Carlo IV. Nel 1442 Massa riconobbe come propri signori i Malaspina di Fosdinovo. Nel 1553 il marchesato passò a Alberico Cybo-Malaspina. Assegnata nel 1790 a Maria Teresa Cybo d'Este, Massa fu occupata dai francesi e nel 1806 aggregata al principato di Lucca. Dal 1815 al 1859 appartenne agli estensi di Modena.