Wie überall in Mecklenburg kam ab dem 12. Jahrhundert deutsche Siedler auch in die Region des heutigen Güstrow. Sie ließen sich gegenüber den Slawen am anderen Flussufer nieder und übernahmen die Ortsbezeichnung ihrer Nachbarn. Dank der guten Lage an den Handelswegen zwischen der Mark Brandenburg, Rostock, Lübeck und Pommern entwickelte sich der Ort schnell und erhielt 1228 Stadtrecht.

Mit der 1226 von Fürst Borwin II. gestifteten Kollegiatskirche, dem Dom, gewann Güstrow überregionale Bedeutung. Mit der Pfarrkirche erhielt die Stadt wenig später eine zweite große Kirche. Von 1229 bis 1436 war Güstrow Residenzstadt der Herren von Werle. 1503, 1508 und 1512 wurde die Stadt durch Brände jeweils stark zerstört – nichts Ungewöhnliches in einer mittelalterlichen, vor allem aus Holzhäusern bestehenden Stadt. Neben dem Dom, der Getrudenkapelle und einigen Häusern am Ziegenmarkt überstand auch die 1307 erstmals erwähnte Fürstenburg die Feuer. Allerdings brannte 1557 ein Gebäudeteil ab, woraufhin Herzog Ulrich einen gesamten Neubau veranlasste. Es entstand einer der bedeutendsten Renaissancebauten Norddeutschlands. Aus den Jahren 1575/79 stammt das bis heute erhaltene Gebäude der einstigen Domschule, die lange zu den bedeutendsten (Latein-)Schulen bzw. Gymnasien des Landes zählte. Nach einer umfangreichen Sanierung wird es heute wieder als Schule genutzt und ist damit das älteste Schulgebäude Mecklenburgs.

Mit der Einführung der Reformation in Mecklenburg 1549 erlosch die Bedeutung Güstrows als geistliche Stadt. Die Domkirche wurde zur Hofkirche, das erst 1509 gegründete Franziskanerkloster löste man auf und riss bis 1599 weite Teile ab; letzte bauliche Relikte wurden 1620 durch einen Brand zerstört. Von 1621 bis 1695  war Güstrow Residenzstadt des gleichnamigen Mecklenburger Teilherzogtums, wobei Wallenstein 1628/29 als zeitweiser Herzog von Mecklenburg hier seinen Sitz hatte. 

Ab Mitte des 19. Jahrhunderts hielt allmählich die Moderne Einzug, nachdem bereits 1800 das heute umfassend sanierte "neue" Rathaus unter Einbeziehung von Teilen seines Vorgängers errichtet wurde. Es zählt zu den schönsten klassizistischen Rathäusern des Landes.1850 entstand nahe der Innenstadt der bis heute bediente Bahnhof; das im Stil des Historismus 1896 errichtete und 1995 sanierte Postgebäude kündet noch immer vor der Epoche des Aufbruchs. Wirtschaftlichen Aufschwung nahm Güstrow u. a. durch den Wollhandel. Zeugnis davon ist noch heute die städtische Galerie "Wollhalle", die sich im einstigen Wolllager befindet.

Güstrow ist eng mit dem Namen des Malers und Bildhauers Ernst Barlach verbunden, der ab 1910 hier lebte, und über dessen Werk im Barlach-Museum informiert wird. Zu den bekanntesten Skulpturen zählt "Der Schwebende" im Güstrower Dom. 

Güstrow ist heute eine lebendige Kleinstadt im Landesinneren von Mecklenburg, die mit ihrer gut erhaltenen und ansprechend sanierten Altstadt, mit Fachwerk- und Bürgerhäusern, Backsteingotik, dem Schloss und den Kirchen gern von Touristen besucht wird. Vom Bahnhof aus sind alle Sehenswürdigkeiten fußläufig gut erreichbar.