市内に空港はない。最寄りの空港は東根市にある山形空港である。山形空港は、山形新幹線つばさと競合のため、特に東京便の運行本数が減っている。しかし、アクセス面では、国道13号に加え、近接する東北中央自動車道東根ICができたことで、より利便性が向上している。隣接する宮城県の仙台空港も、路線数・便数が多いことや定期国際便があることから利用されることが多い。山形駅から公共交通機関を利用する場合は、仙山線を経由して仙台駅で仙台空港アクセス線に乗り継ぐ方法（1,680円）がある。
山形市内には、山形大学医学部附属病院と山形県立中央病院の二病院が三次医療機関として県全域をカバーする高度医療を提供するとともに、山形市立病院済生館、山形済生病院といった村山地方の基幹となる病院が位置しているほか、篠田総合病院、至誠堂総合病院などの民間の総合病院、さらには単科型の民間病院も複数、設営されている。
山形県内の庄内地方や置賜地方などの他地域の市町村との関係に比べて、蔵王連峰を越えた太平洋沿岸の仙台市との関係が親密であり、この傾向は、山形・仙台間の交通網の整備とともに大きくなっている。
中世から城下町として発展したが山形城の拡大に合わせて市町・職人町・寺社などの計画的な配置が行われた。近世に入ると職人町を土台として出羽三山参詣の拠点としての側面から、山形鋳物が土産物や仏具で全国的に有名になり、明治期発展の土壌が作られた。鉄道が開業して以降、工業と商業が両立して発展し、平成に入ってからは様々な経済の分野が目覚ましく成長してる。高速道路網の発展と共に工場の立地が増え、山形新幹線開業にともない県内外からの観光客が増加した。東日本大震災での太平洋側への被害によって日本海側の重要性が再認識され、拠点の一つとして注目されている。中心市街地にはホテルや外国人向けの観光案内所が数多くある。市民1人当たりの外食ラーメンに使う金額は全国一位である。
最上氏が転封された後は、鳥居忠政が領主となって、馬見ヶ崎川の改修などが行われた。以後、幕末まで、保科氏、松平氏など複数の領主の入れ変わりが続き、天保の改革に失敗した水野忠邦の子忠精が山形に転封され、版籍奉還まで水野氏5万石が続くことになった。山形市西部の須川沿いの船町は、最上川水運において、中流域で有数の港であった。廃藩置県後は、村山郡山形が山形県の県庁所在地となり、その後、複数の県の統合を経て、現在の範囲の山形県でも県庁所在地となった。
1356年（延文元年）に、斯波兼頼が羽州探題として山形に入部。子孫は、最上郡の名称をとって最上氏を名乗るようになり、最上氏11代目当主の最上義光が山形を拠点に最上・村山地方を統一。現在の基礎となる山形城と城下町の町割を整備した。山形城が位置したのは扇状地の西端で、その東部を走る羽州街道に沿って七日町・八日町・十日町・旅籠町などの商人町、宿場町が並んだ。また、町人町は東方の笹谷街道、北西に向かう六十里越街道に沿って並び、東裏通りと北部には職人町が位置していた。なお、太閤検地のころ、南の最上郡と北の村山郡の名称入れ替えとともに再編が行われ、旧最上郡が村山郡に、旧村山郡の北部が最上郡、旧村山郡の南部が村山郡となった。
古墳時代の集落跡（嶋遺跡、国の史跡）が山形市北西部で検出されている。8世紀に入ると最上郡が設置される。702年（大宝2年）には、国司の藤原豊光の娘・阿古耶姫によって千歳山と命名。967年（康保4年） に編纂された延喜式では、多賀城から秋田城へと向かう官道に「最上駅」があり、これは現在の山形市域にあたる「最上郷」のいずれかにあったものと推定されている。市域の大部分は皇室領荘園の大山荘であり、北西（須川以西）に摂関家領の大曾祢荘があった。鎌倉時代に入ると大曾祢荘には安達氏が地頭として任じられ土着した一族は大曾祢氏を名乗り、中央政界で引付衆などとして活躍するが霜月騒動により滅んだ。
バルバロッサ作戦の始まりとともに JG 52 は東部へと配置転換し、着実に戦果を重ね始めた。JG52 は1941年から1944年にかけては主にウクライナ南部とロシア中央前線を拠点とし、南方軍集団を支援した。1941年9月、航空団は500機目の撃墜を達成した。うち323機は東部戦線のものであった。当初、JG52第I飛行隊 は西方に留め置かれ、北ヨーロッパの沿岸部を守った。エーリッヒ・ヴォイトケの指揮する第II飛行隊は第27戦闘航空団(JG 27)を支援し、攻勢最初の数ヶ月で270機の戦果をあげている。第III飛行隊はロシア前線において最も南の飛行隊で、行動範囲は黒海沿岸に限られていた。1941年から1942年にかけて、ドイツ空軍は不十分な装備と訓練の無数のソビエト空軍を迎え撃ったため、整った装備と経験を積んだ JG52 のパイロットたちは多大な個人撃墜数を重ねた。1941年6月から12月にかけて、この航空団は49機を空中戦で失い5機が地上で破壊されるのと引き換えに881機のソビエト機を破壊した。1942年初頭から JG52 は第3戦闘航空団(JG 3)と共同で東部戦線の広大な南部において戦闘機による支援を行った。この頃の JG52 の成功は、20人以上の騎士鉄十字章受章者（うち7人は柏葉付）輩出したことに現れている。1942年5月8日には1,500機撃墜を達成。同年6月までに2,000機に達した。