Tsjernihiv er blant de eldste byer i Ukraina, og var viktig allerede under Kievriket. På 800-tallet var den hovedstad hos de østslaviske severjanene. Byen er nevnt for første gang i 907, og var fra 1000-tallet til 1200-tallet hovedstad i et eget fyrstedømme. I 1239 ble Tsjernihiv plyndret av mongolene. I perioden 1370-1503 tilhørte byen Storfyrstedømmet Litauen, før den deretter kom under Storfyrstedømmet Moskva. I 1611 ble byen avstått til Polen-Litauen, før den i 1654 kom under Bogdan Khmelnitskijs autonome ukrainske stat. Etter denne statens fall i 1775 kom byen under Russland igjen. Siden dannelsen av Sovjetunionen har byen ligget i Ukraina.