In seiner Grundform gibt es dieses Wappen seit 1263; damals galt es als Wappen der Altstadt. Vom Wappen der Altstadt Bielefeld sind lediglich die Darstellungen im Siegel bekannt. Dieses Siegel zeigt das Bild eines Mauerbogens, über dessen Zinnen sich zwei Türme mit mächtigen Zinnenkränzen erheben. In der Wölbung des Mauerbogens steht senkrecht der Sparrenschild der Grafen von Ravensberg.

Als 1520 die Alt- mit der Neustadt vereinigt wurde, wurde das Altstädter Siegel offizielles Wappen der nun vereinigten Stadt und bis ins 18.Jahrhundert benutzt. Der früheste Nachweis für das Wappen der vereinigten Stadt ist ein Wappenstein aus dem Jahre 1587.

Bis ins 19. Jahrhundert hat sich daran nichts geändert, doch dann kamen Löwen innerhalb von Wappen immer mehr in Mode, so dass das Wappen von da an von zwei Löwen getragen wurde. Im Jahr 1891 wurde ein neues, schildförmiges Wappen eingeführt. Es zeigt auf goldenem Grund in grau wieder die Motive der Zinnenmauer mit den zwei darüber emporragenden Türmen und dem im Mauerbogen stehenden Sparrenschild der Grafschaft Ravensberg, deren Hauptstadt Bielefeld einst war. 1939 wurde die graue Farbe durch rot ersetzt.

Die Landesregierung, die diesem offiziellen Wappen der Stadt Bielefeld, in Schildform und ohne Löwen, im Juni 1951 ihre Zustimmung erteilte, genehmigte im Dezember 1972 seine Übertragung auf die am 01. Januar 1973 neugebildete Stadt Bielefeld (kommunale Neuordnung). Ausschließlich die Stadt Bielefeld ist befugt, das Stadtwappen zu führen. Es findet u.a. Verwendung in den Siegeln der Stadt sowie auf Veröffentlichungen und Briefbögen der Stadt Bielefeld. Eine Nutzung durch Dritte ist genehmigungspflichtig. Eine Genehmigung ist vorab zu beantragen.