Dès le X^e siècle, le bourg de Montbéliard se développe au pied du château, perché sur un promontoire rocheux qui domine les vallées de l’Allan et de la Lizaine.
Montbéliard devient très vite capitale du comté du même nom, théâtre de luttes d’influences entre ses puissants voisins bourguignons, suisses et germaniques. Au fil du temps, de nouveaux quartiers, tous fortifiés, émergent autour du premier.

Au XIII^e siècle, la ville connait un nouvel essor sous la dynastie des Montfaucon. Elle s’étend vers le nord et le nouveau quartier Saint-Martin est construit. Il devient rapidement le plus important de la ville. En 1248, un premier hôpital est bâti. Le commerce connait un notable développement et des juifs et des Lombards s’installent dans la cité. Au XIV^e siècle, un nouveau quartier, celui des halles, étend la ville vers l’ouest.
Frédéric I^er, duc de Wurtemberg (1557-1608), devenu premier prince de Montbéliard en 1597, favorise la Renaissance dans le pays. Il offre à la ville un important renouveau économique et culturel. Cette époque a marqué la cité, notamment par les réalisations d’Heinrich Schickhardt. Architecte du temple Saint-Martin et urbaniste du quartier de la Neuve-Ville (actuel faubourg de Besançon), il est influencé par ses voyages en Italie comme par les leçons de sobriété du protestantisme. En effet, les Wurtemberg et leurs sujets épousent les idées de la Réforme, contrairement au reste de la Franche-Comté. Montbéliard devient une terre d’accueil pour les protestants persécutés de tous horizons. L’influence germanique prend ainsi de l’importance et se traduit dans l’urbanisme : toits saillants munis de « tchâfas », maisons colorées évoquant le sud de l’Allemagne…