Η Βάλμιερα είναι μία από τις παλαιότερες κατοικημένες περιοχές της Λετονίας. Αρχαιολογικά ευρήματα δείχνουν ότι η περιοχή είχε κατοικηθεί πριν από 9.000 χρόνια. Το 1224 η περιοχή περιήλθε στο Τάγμα των Αδελφών του ξίφους, οι οποίοι έχτισαν ένα κάστρο το οποίο είναι σήμερα γνωστό ως Κάστρο της Βάλμιερα. Μετά την Μάχη του Σιαουλάι το 1236 το κάστρο της Βάλμιερα και τα παρακείμενα εδάφη περιήλθαν στο νεοσύστατο Λιβονικό Τάγμα. Η Βάλμιερα αναφέρθηκε πρώτη φορά ως πόλη σε ένα χρονικό που χρονολογείται γύρω στο 1323. Από τον 14ο έως τον 16ο αιώνα ήταν μέλος της Χανσεατικής Ένωσης ενώ μετά τον Λιβονικό πόλεμο το 1583 ενσωματώθηκε στο Δουκάτο της Λιβονίας. Το 1622, μετά από τους Πολωνο-Σουηδικούς πολέμους η πόλη περιήλθε στη Σουηδία. Κατά τη διάρκεια του Μεγάλου Βόρειου Πολέμου, το 1702, η Βάλμιερα καταστράφηκε ολοσχερώς. Η ανάπτυξη της πόλης άρχισε ξανά κατά τον 19ο αιώνα. Σημαντικό ρόλο έπαιξε η κατασκευή της πρώτης γέφυρας στον ποταμό Γκάουγια το 1865 καθώς επίσης και η κατασκευή της σιδηροδρομικής γραμμής Ρήγα-Αγία Πετρούπολη, το 1899, η οποία περνούσε μέσα από την πόλη.