Douai, que tuvo su origen en el asentamientoromano deCastellum Duacum oDuacum, se desarrolló como importanteuniversidadcatólica y rico centro textil deFlandes durante el dominio de losHabsburgoespañoles del siglo XVI alXVII. Tras ser incorporada a la corona de Francia (1667), en el siglo XIX creció impulsada por larevolución industrial y tras laSegunda Guerra Mundial, como centro de la industria minera del norte de Francia. La crisis económica del sector y la reconversión industrial de los años 1980 causó una pérdida de la población hasta la recuperación a finales de los años 1990 tras la orientación económica de la ciudad hacia elsector de la automoción.
La mención historiográfica más antigua que se conserva sobre la ciudad remonta al año 930 cuandoCastellum Duacum es citada como propiedad de los condes de Flandes. Estudios arqueológicos realizados en el centro histórico de la ciudad han permitido localizar restos de unoppidum (fortalezagalorromana) fundado sobre la reunión de dos asentamientos a orillas del Scarpe, hacia el siglo IV.
Hacia el 1188, la villa recibió su primera carta constitucional, siendo desde entonces dirigida por un consejo de magistrados oéchevins hasta laRevolución francesa en 1789.
En 1369 la villa, que había sido objeto de disputas entre losreyes de Francia y los condes de Flandes, pasó a ser posesiónflamenca de los duques de Borgoña, siendo en el siglo XVI incorporada porCarlos V a las posesiones continentales de la corona de losHabsburgo. En 1559, se crea por orden deFelipe II de España launiversidad de Douai[7] con la vocación de convertirse en centro deContrarreforma a laReforma Protestante y de propagación delcatolicismo. Tres años después se funda elColegio Inglés. Un ejemplar de laBiblia de Douai redactada eninglés en la universidad, sería utilizada siglos más tarde durante la ceremonia de investidura de la presidencia de los Estados Unidos para el juramento deJohn F. Kennedy. Durante el periodo de los Habsburgo, Douai se convirtió en uno de los centros económicos de Flandes reputados por su industria textil de transformación delana.
En 1716, elParlamento de Flandes con atribuciones predominantemente judiciales, fue instalado en Douai y desde 1718 se emprendió un programa de urbanización y armonización de los edificios de la villa para adaptarlos al gusto francés. La revolución de 1789 supuso la supresión del parlamento y de la universidad, aunque conllevó la instalación de la prefectura del nuevo departamento de Norte, que más tarde se desplazaría a Lille. En 1802, durante elConsulado es creado el liceo de Douai, convertido más adelante en el liceoAlbert-Châtelet, uno de los siete establecimientos de enseñanza llamados deprimera generación junto con los deBurdeos,Marsella,Lyon,Moulins,Bruselas yMaguncia.
Durante el siglo XIX, la ciudad se desarrolló con el impulso de larevolución industrial como centro de comunicaciones, siendo una de las estaciones más importantes de la línea de ferrocarrilParís-Lille inaugurada en 1846 y convirtiéndose, tras la apertura del canal del Scarpe en 1895, en el segundo nudo fluvial francés tras el de Conflans-Sainte-Honorine.
Durante las guerras mundiales, Douai sufrió serios daños, en especial en mayo de 1940 cuando un bombardeo arrasó completamente el barrio de la estación.
Desfile de los gigantesGayant, símbolos de la ciudad declarados Patrimonio de la Humanidad por la Unesco
Tras laSegunda Guerra Mundial, Douai centró su desarrollo en torno a la industria de laminería de carbón, siendo la sede de la compañía nacional de lasHouillères du bassin de Nord-Pas-de-Calais hasta que la crisis económica llevó a la reconversión y el cierre durante los años 1980, provocando que la población decreciera desde los casi 50 000 habitantes de 1975 a poco más de 42 000 del censo de 1990.