Namnet Norrköping vittnar om att här tidigt funnits en marknadsplats. Det fornsvenska ordet køpunger betecknar en handelsplats och det är högst sannolikt att den låg där Gamla torget i dag ligger. En rad landsvägar strålade samman vid Gamlebro och hit var Strömmen farbar.
Torget var stadens medelpunkt redan på medeltiden början. Här låg den första kyrkan, S:t Johannes (på Hörsalens plats), och förmodligen också rådhuset. I gårdarna däromkring bedrev borgerskapet handel och hantverk, och på torget sålde traktens bönder sina produkter. I området kring torget, Gamlebro och kyrkorna fanns den äldsta stadsbebyggelsen.
När kung Kristoffer år 1442 utfärdade ett privilegiebrev för Norrköping gav han borgarna rätt till en årlig marknad på Pauli omvändelsedag (den 25 januari) och i kung Karl Knutssons stadsprivilegier från 1448 slogs fast att onsdagar var torgdag. Förmodligen hade det varit så redan under större delen av 1300-talet och även Pålsmässomarknaden kan ha äldre anor.
Gamla torget var stadens enda torg tills Nystadstorget (senare kallat Saltängstorget och Carl Johans torg) anlades på Saltängen en bit in på 1600-talet.
På den äldsta Norrköpingskartan (från 1640) har Gamla torget i stort sett samma utbredning som i dag, men sträckte sig in i det nuvarande kvarteret Gripen i öster. När den nya stadsplanen infördes under andra halvan av 1600-talet fick torget en mer regelbunden rektangulär form och kom att avgränsas i öster av Gamla Rådstugugatan.
Torgets nuvarande säregna L-form beror sannolikt på att det ursprungligen fanns ytterligare en tomt i östra delen av kvarteret Gamla Rådstugan, vilken i början av 1700-talet omvandlades till torgmark.
Kring Gamla torget har på senare år gjorts en rad spännande arkeologiska fynd. I kvarteret Gamla Rådstugan påträffades stolphål från ett vikingatida bostadshus liksom fragment av ett tidigkristet gravmonument, en så kallad Eskilstunakista, som troligen rests i mitten av 1000-talet. I kvarteret hittades också rester efter Norrköpings hittills äldsta hus, som förstördes av en eldsvåda på 1100-talet.
Under torgets stenbeläggning hittade arkeologerna 2017 en klockgjutargrop där en klocka gjutits under 1100- eller 1200-talet, förmodligen åt den närbelägna S:t Johannes kyrka. Utgrävningarna har också visat att det från medeltiden och framåt gjorts omfattande utfyllnadsarbeten i den branta slänten ner mot Strömmen för att vinna mer mark och förhindra översvämning.
”Den nutida bebyggelsen omkring torget är visserligen inte särskilt gammal, men platsens miljö har ändock en enhetlig ålderdomlig prägel, som dessbättre ej alltför hårt berörts av stadens fortskridande omdaning”, konstaterade Anders Törnvall i boken Gamla Norrköpingsgårdar.
Gamla torget domineras av det stora Eschelsonska huset i kvarteret Gamla Rådstugan i norr. Den äldsta delen av huset uppfördes omkring 1740 av grosshandlaren Carl Magnus Westerberg på resterna av den gamla Gillestugan och källarvalv från 1600-talet finns ännu kvar. Huset ansågs vara ett av stadens mest förnäma och där bodde kungafamiljen vid flera tillfällen. Det fick sitt nuvarande namn efter handlaren och såpfabrikören Olof Eschelson som köpte det 1827. Eschelsonska såpbruket låg i kvarteret fram till 1919.
I torgets nordvästra hörn ligger Waseska huset som troligen är jämngammalt med Eschelsonska huset. Det har sitt namn efter glasmästaren Erik Wase som ägde det under senare delen av 1700-talet. År 1789 drev glasmästarens hustru Maria Katarina Humbla bokhandel i huset – kanske Norrköpings första. I folkmun kallas huset Tvål-Jockes eftersom det från 1920 fanns en tvål- och textilaffär där.
Huset i hörnet av Repslagaregatan och Dalsgatan är Beckmanska gården, som av tradition varit bostad för bruksinspektorerna vid Holmens bruk. Det nuvarande huset uppfördes 1837 av borgmästaren Lars Magnus Trozelli.
På andra sidan Gamla Rådstugugatan, i kvarteret Gripen, ligger Tesdorpfska huset. Det byggdes 1827 och namngavs efter vinhandlaren Johan Jacob Tesdorpf från Lübeck som köpte det året därpå. I källarvalven, som troligen är från 1600-talet, låg Norrköpings första bowlinghall 1931–1958.
Själva torget fick sitt nuvarande utseende på 1950-talet. På grund av den ökande biltrafiken fick den nya stenbeläggningen en nivåskillnad mellan torgytan och gatorna omkring det. Gamla torget pryddes då sedan 1945 av Carl Milles staty av Louis De Geer.