La ciudad se encuentra en su actual emplazamiento desde la segunda mitad del siglo XIII, cuando los caballeros livonios dirigidos por el Gran Maestre Wilken von Endorp, levantaron un castillo y una iglesia católica a orillas del Gauja.

La fortaleza se encontraba en una ruta comercial que unía Europa occidental con las ciudades de Pskov y Nóvgorod, gracias a lo cual creció a los pies del castillo una pequeña población compuesta por comerciantes y artesanos.

En 1554 Valmiera declaró la libertad religiosa para terminar con el enfrentamiento entre luteranos y católicos.

Durante la Guerra de Livonia (1558-1583) el ejército ruso intentó infructuosamente ocupar la ciudad.

El rey sueco nombró a su canciller Axel Oxenstirena administrador del obispado de Cēsis, en la que se encontraba la ciudad.

Suecia se mantuvo en Valmiera hasta 1702, exceptuando un breve periodo entre el año 1657 y 1658 que fue nuevamente ocupada por los polacos.

En 1702, durante la Gran Guerra del Norte la ciudad fue incendiada, destruida y ocupada por Rusia.

La Segunda Guerra Mundial resultó aún más devastadora para Valmiera ya que en septiembre de 1944 se produjeron en ella combates entre las tropas nazis y el ejército soviético.

Como resultado un tercio de la ciudad fue destruida y el centro histórico prácticamente desapareció.

Durante la Guerra Fría los el ejército soviético instaló en las proximidades la base aérea de Liepa.

Durante la segunda mitad del siglo XIX se produjo un cambio en la población pasando los letones a constituir la mayoría.

En 1897 la ciudad contaba con 5050 habitantes que para 1939, en vísperas de la Segunda Guerra Mundial, habían aumentado a 8.300.

El récord de población en Valmiera se logró en 1989 cuando la ciudad albergaba a casi 30.000 habitantes.

[7]​ El presupuesto total en 2008, ascendió a 36.712.382 euros (29.226.983 lats), de los cuales el 49,20% se gastó en educación.

El deterioro se aceleró al utilizar los ciudadanos las ruinas como cantera artificial para la construcción de sus casas.

[10]​ La ciudad posee un parque forestal, establecido en un meandro del río Daugava en su interior existe una torre de observación y un monumento realizado en toba calcárea que conmemora a los soldados caídos durante la Segunda Guerra Mundial, inaugurado en 1985.