पुरातात्विक अनुसंधानहरूको अनुसार पटनाको इतिहास ४९० ईसा पूर्वबाट हुन्छ जब हर्यक वंशको शासक अजातशत्रुले आफ्नो राजधानी राजगृह या राजगीर बाट बदलेर यहाँ स्थापित गरे। यो स्थान वैशालीको लिच्छविहरूसँग संघर्षमा उपयुक्त भएको कारण राजगृहको अपेक्षा सामरिक दृष्टिले धेरै महत्वपूर्ण थियो। उनले गङ्गाको किनारमा यो स्थान चुने र आफ्नो किल्ला स्थापित गरे। त्यही समयबाट यस नगरको इतिहास निरन्तर बदलिदै गएको छ। २५०० वर्ष भन्द धेरै पुरानो शहर भएको गौरव विश्वको धेरै कम नगरहरूलाई हासिल छ। बौद्ध धर्मका प्रवर्तक गौतम बुद्ध आफ्नो अन्तिम दिनहरूमा यहाँबाट गएका थिए। उनको यो भविष्यवाणी थियो कि नगरको भविष्य उज्जवल हुनेछ, बाढि या अग्नीको कारण नगरलाई खतरा भई रहने छ। मौर्य साम्राज्यको उत्कर्ष पछि पाटलिपुत्र सत्ताको केन्द्र बन्यो। चन्द्रगुप्त मौर्यको साम्राज्य बंगालको खाडी देखि अफगानिस्तान सम्म फैलिएको थियो। मौर्य कालको आरंभमा पाटलिपुत्रका अधिकांश राजमहल काठहरूबाट बनेका थिए, तर सम्राट अशोकले नगरलाई ढुंगाको संरचनामा परिवर्तन गरे। चीनको फाहियान ले, जो सन् ३९९-४१४ सम्म भारत यात्रामा थिए, आफ्नो यात्रा-वृतांतमा यहाँको शैल संरचनाहरूलाई जीवन्त वर्णन गरेको छन। मेगास्थनीज, जो ग्रीक इतिहासकार र चन्द्रगुप्त मौर्यको दरबारमा एक राजदूतको नाताले आएका थिए,ले पाटलिपुत्र नगरको प्रथम लिखित विवरण दिए। त्यस पछि, ज्ञानको खोजमा धेरै चीनीया यात्री यहाँ आए र उनीहरूले पनि यहांको बारेमा आफ्नो यात्रा-वृतांतहरूमा लेखएको छ। यस पश्चात नगरमा गुप्त वंश सहित धेरै राजवंशहरूको राज रहयो। यि राजाहरूले यहींबाट भारतीय उपमहाद्वीपमा शासन गरे। गुप्त वंशको शासनकाललाई प्राचीन भारतको स्वर्ण युग भनिन्छ। तर यसपछि नगरलाई त्यो गौरव मिलेन जुन एक समय मौर्य वंश या गुप्त वंशको समय प्राप्त थियो।