סמוך לייסוד העיר פעלו בסביבתה ישו והשליחים. רבים מהנסים המיוחסים לישו, כגון נס הלחם והדגים, ההליכה על המים, שיכוך הסערה על מי הכנרת, והתגלותו של ישו בגליל לאחר מותו, אירעו בסביבת הכנרת. טבריה מוזכרת בברית החדשה רק שלוש פעמים, בספר הבשורה על-פי יוחנן. פעמיים נקראת הכנרת "ים טבריה" ובספר הבשורה על-פי יוחנן פרק ו' פסוק 23 מוזכר כי "אניות הגיעו מטבריה" לאחר נס הלחם והדגים. נראה כי ישו נמנע מלפעול בעיר עצמה, אך מקומה המרכזי של העיר על שפת הכנרת, והאזכורים הרבים של מעשי הנס על הכנרת, הקנו לטבריה קדושה גם אצל הנוצרים, היוו בסיס להקמת כנסיות בעיר, והפכו אותה לתחנה חשובה במסלולי התיירות הצליינית לארץ ישראל.
יוסף בן מתתיהו, כששימש כמפקד הגליל בזמן המרד הגדול ביצר את העיר, אך כאשר הגיע אספסיאנוס אל העיר, בשנת 67, נכנעה העיר ללא קרב.
על מטבעות העיר שנטבעו בתקופת הקיסר אדריאנוס, מופיעה דמותו של זאוס בתוך מקדש. מאחר שמטבעות כאלו לא היו נטבעים בתקופה שהנהגת העיר הייתה בידי יהודים, ניתן להניח כי בתקופה זו נושלה ההנהגה היהודית, והוחלפה, לפחות זמנית, בהנהגה עירונית פגנית.
לאחר מרד בר כוכבא טיהר רבי שמעון בר יוחאי את העיר מטומאת המתים, והעיר הוכשרה למגורי יהודים. טיהור העיר מטומאת המת איפשר מגורי כהנים בעיר, ומשפחת כהנים בשם "מעזיה" עברה לגור בעיר. במקורות יהודים מתקופה זו ועד לתקופת הגאונים מכונה טבריה גם "מדינת מעזיה".
במהלך המאה השלישית עברה לטבריה הסנהדרין בהנהגת רבי יהודה נשיאה, וזאת בהשראת רבי יוחנן, גדול אמוראי התקופה, שקבע בה את מושבו. בתלמוד הבבלי העיר נזכרת כתחנתה האחרונה של הסנהדרין:
בשנים אלו, מהמאה השלישית ועד כיבוש הארץ על ידי הפרסים בשנת 614, הייתה טבריה מרכז היישוב היהודי בארץ ישראל. בטבריה נחתם התלמוד הירושלמי במהלך המאה הרביעית לספירה, ובה פעלו גדולי האמוראים בתקופה זו - ר' יוחנן, ריש לקיש, רבי אמי ורבי אסי. בעיר פעלו בתי מדרש ובתי כנסת, והתקיים בה רוב יהודי. במקביל התגוררה בעיר גם קהילה נוצרית, שבן בניה היה יוסף הקומס שהקיסר קונסטנטינוס העניק לו את התואר "קומס". בעיר נבנו מספר כנסיות באותה תקופה. בשנת 425 נפטר בעיר רבן גמליאל השישי. הקיסר תאודוסיוס השני מנע מינוי של יורש, ויהודי הארץ אכן לא מינו נשיא חדש תחת רבן גמליאל. כתוצאה מכך התבטל התפקיד ותמה תקופת הנשיאות. בשנת 520 התיישב בטבריה מר זוטרא בר מר זוטרא, מראשוני הסבוראים, והוא וצאצאיו אחריו לימדו בה תורה במשך שבעה דורות.
בשנת 527 ביצר הקיסר יוסטיניאנוס הראשון את העיר. הוא בנה חומה שהחזיקה מעמד עד תקופת הצלבנים, הקיפה את העיר טבריה והגיעה עד להר ברניקי, שנמצא מחוץ לתחומי העיר ובו פעלה כנסייה גדולה המכונה "כנסיית העוגן".
בשלהי השלטון הביזנטי ניסה יהודי בשם בנימין מטבריה לחבור אל האימפריה הסאסאנית ולהקים אוטונומיה יהודית בארץ ישראל. באירוע הקרוי "מרד הרקליוס", שאירע בין השנים 613–617, מרדו יהודי ארץ ישראל בקיסר הרקליוס. על אף שהמרד הצליח, שבו היהודים וחברו להרקליוס, ובשנת 625 כבשו הביזנטים את הארץ מחדש. בשנת 628 הגיע הרקליוס לארץ ישראל, ביקר בטבריה, ושם חזר על הבטחתו לחוס על היהודים. אך משהגיע לירושלים, הפר את הבטחתו בלחץ גורמים נוצריים, וטבח ביהודים, עד כדי כך שמכל יהודי טבריה נותר אך בנימין, שקנה את חייו בכך שהתנצר.
בתקופה הערבית הקדומה.
עם הכיבוש הערבי של ארץ ישראל נכבשה טבריה על ידי הערבים, בשנת 635. הערבים הפכו את טבריה לבירת "נפת הירדן" (חג'ז אל אורדון או ג'ונד אל אורדון), יחידה מנהלית הדומה ליחידה המנהלית "פלשתינה סקונדה" מימי הרומים והביזנטים, שבירתה הייתה בית שאן.
במהלך המאה השמינית החריב את העיר רעש אדמה גדול המכונה רעש שביעית. תיארוכו של הרעש נע בין שנת 745 לשנת 749. היסטוריון בן הזמן בשם "מיכאל הסורי" מספר כי ברעש חרבו שלושים בתי כנסת בטבריה, מה שמראה על חוזקו ושגשוגו של היישוב היהודי בעיר בתקופה זו.
בתקופה זו הייתה העיר עיר מעורבת, ובה אוכלוסייה מוסלמית, שהקימה מסגדים, אך גם אוכלוסייה יהודית חזקה וקהילה משגשגת. כפי הנראה היו בטבריה שתי קהילות יהודיות, "ירושלמים" ו"בבלים". מסמכים שנמצאו בגניזה הקהירית מראים על קיומן של קהילות חזקות ועשירות שקיימו קשרים תרבותיים עם קהילות אחרות בעולם.
בעיר קמו פייטנים, שהמשיכו את דרכו של אלעזר הקליר, שכנראה חי בעיר במהלך המאה ה-7 מעט לפני הכיבוש הערבי. כן פעלו בעיר מדקדקים ונקדנים, בעלי מסורה כאהרן בן אשר ומשה בן נפתלי שפיתחו בעיר את הניקוד הטברני, שנחשב לשיטת הניקוד התקנית בשפה העברית למן המאה ה-10 ואילך. בסמוך לשנת 920 נכתב בעיר כתר ארם צובא, כתב היד החשוב המהווה את הנוסח הנחשב למדויק ביותר של התנ"ך.
בתקופה הצלבנית והממלוכית.
בשנת 1099 נכבשה טבריה על ידי הנסיך הצלבני טנקרד במסגרת מסע הצלב הראשון, והייתה לבירת נסיכות הגליל שהיוותה חלק מממלכת ירושלים.
טנקרד מינה לעיר שליט בשם הוגו מסנט אומר וזה בנה בעיר ביצורים ומצודה. ביצורי הצלבנים הוקמו צפונית למתווה העיר בתקופה הערבית, על שטח קטן בהרבה, במקום בו נמצאת כיום העיר העתיקה. החומות הוקמו לפני מותו של הוגו, בשנת 1106.
הנסיכים הצלבנים המשיכו לשכון בטבריה וזו זכתה לפריחה מסוימת בימיהם. העיר הייתה למרכז לצליינות, וכן לתיירות למעיינות החמים של העיר. בתקופה זו נבנתה כנסיית פטרוס הקדוש הקיימת באותו אתר גם כיום. בעיר שלטו נסיכי הגליל הצלבנים, והאחרון שבהם, רמון השלישי מטריפולי, הביא לפריחה בעיר, והיווה חלק מסיעת צלבנים מתונים, שניסו לבסס את השלטון הצלבני על הסכמים עם הערבים.
בשנת 1171 ביקר בעיר הנוסע בנימין מטודלה, ובשנת 1180 ביקר הנוסע פתחיה מרגנסבורג. אלה דיווחו על יישוב יהודי קטן (על פי בנימין מטודלה גרו בעיר 50 משפחות יהודיות).
בשנת 1187 התחולל בסמוך לטבריה קרב קרני חיטין שהביא לקץ נסיכות הגליל, ולחורבן טבריה הצלבנית.
במהלך התקופה הממלוכית עמדה טבריה בשיממונה. במהלך המאה ה-13 עדיין גרו בה יהודים, ובשנת 1205 הובא בה הרמב"ם לקבורה ממצרים, על פי בקשתו. בתקופה זו אף הגיעה עלייה של יהודים לארץ מצרפת, מגרמניה ומספרד, וחלקם התיישבו בטבריה. אך במהלך הזמן ועקב האירועים, חרבה גם קהילה זו.
בשנת 1217, במהלך מסע הצלב החמישי, נהרסו שרידי העיר על ידי צלבנים הונגרים אשר לא הצליחו להחזיק בה. בשנת 1240 מסר שליט דמשק האיובי, א-סלאח איסמעיל, את טבריה לשליט הצלבני תיבו משמפן, מנהיג "מסע הצלב של הברונים", במסגרת ברית שנועדה לחזק את שלטונו של איסמעיל כנגד מתחריו האיובים. תיבו מסר את טבריה לנסיך בשם אודו ממונבליאר, שהחל לבצר את העיר. בשנת 1244 עברו בארץ שכירי חרב איראנים המכונים חוואריזמים, במסע של הרג וביזה. אלו כבשו את טבריה והרסו אותה. מאז עמדה העיר חרבה, עד המאה ה-16. הנוסע היהודי משה באסולה שביקר בעיר בשנת 1522 כתב: "טבריה הייתה עיר גדולה... ועתה היא חרבה ושוממה...גלי אבנים שחורים, כאלו היו לשרפת אש...ואין אדם יכול ללכת שם מסכנת הערביים אלא בזמן השיירה".
באסולה מצא את טבריה כ"כפר שם דרים עשרה או שנים-עשר בתי-ישמעאלים".
בתקופה העות'מאנית.
היישוב היהודי במאה ה-16 ובמאה ה-17.
באמצע המאה ה-16 ניהלה הגבירה דונה גרציה נשיא, בת למשפחה מאנוסי פורטוגל שחזרה ליהדות, מפעל פיתוח והרחבה של היישוב היהודי בטבריה. היא ניצלה את השפעתה בחצר הסולטאן סולימאן הראשון, יחד עם חתנה, דון יוסף נשיא, מתוך כוונה להקים בטבריה "מרכז יהודי גדול, רוחני וכלכלי כאחד". בשנת 1561 חכר דון יוסף נשיא את "טבריה ושבע ערי הפריזי אשר סביבתה" מידי הסולטאן. בשנת 1563 שלח דון יוסף לעיר את נציגו, רבי יוסף בן ארדיט (או אבן ארדיטי), והחל בפעילות של שיקום העיר וביצורה. בשנת 1564 נחנכה החומה החדשה. השמועה על חידוש היישוב היהודי בטבריה עשתה גלים בעולם היהודי, ונתפסה כפעמי הגאולה, וקהילות יהודיות רבות ביקשו לעלות ולתרום את תרומתן לחידוש היישוב בעיר. נוסעים שעברו באזור באותה התקופה אכן דיווחו על יישוב יהודי בעיר שעסק בדיג ובגידול פירות הדר. דונה גרציה ודון יוסף ביקשו לבסס את העיר על תעשיית המשי והצמר, אך לא הצליחו לממש את חזונם. דונה גרציה מתה באיסטנבול בשנת 1569. ובשנת 1579 מת דון יוסף נשיא, בטרם הצליח לבסס את חזונו על הקמת העיר טבריה. את דרכם המשיך לזמן מה יהודי פורטוגזי אחר, לאחר ששב ליהדות, שלמה בן יעיש. הוא חכר ב-1585 את טבריה מהסולטאן מוראט השלישי, ושלח אליה את בנו יעקב, אך גם ניסיון זה לא החזיק מעמד לטווח הארוך, והקהילה היהודית בטבריה נשארה קיימת אך קטנה כשמרבית היהודים שהיגרו לגליל העדיפו לגור בעיר צפת השכנה (שנתמכה גם כן על ידי יהודי איסטנבול). הקהילה היהודית בעיר המשיכה להתקיים בעיר תחת שלטון האמיר הדרוזי פח'ר א-דין השני אשר התאפיין ביחס אוהד כלפי היהודים, אך מאבק כוחות בינו לבין השלטון העות'מאני ודרוזים יריבים הוביל להרס העיר בידי האחרונים בשנת 1660, ובשנת 1662 דווח שלא נותר בה ולו יהודי אחד. הצייר ההולנדי קורנליס דה ברוין ביקר בטבריה ב-1681 ודיווח שזמן-מה לפני כן היו דייגים יהודים בעיר, אולם בזמן ביקורו לא נותר בה אף יהודי.
בתקופה זו פעלו בעיר מקובלים כדוגמת האר"י הקדוש שביקר בעיר בשנת 1571 והשל"ה הקדוש שבילה בה את שתי שנות חייו האחרונות, בטרם מת ונקבר בה ב-1628. מקום קבורתו של השל"ה, בסמוך לקברם של הרמב"ם ורבי יוחנן בן זכאי, מצוין עד היום כמקום קדוש ומוקד לעלייה לרגל.
התחדשות העיר במהלך המאה ה-18.