Longtemps installée dans divers locaux de la ville, l'administration municipale mentionne le 20 février 1807 dans une délibération son projet de création d'un hôtel de ville le long du bief du Furan sur la grande place Monsieur (actuelle place de l'Hôtel-de-Ville), projet qu'elle concrétise en achetant deux parcelles de terrain à Testenoire-Lafayette la même année. Elle charge l'architecte-voyer Jean-Michel Dalgabio en 1819 de concevoir un projet. Le plan conservé aux Archives nationales, attribué à Jean-Michel Dalgabio, date de 1821 tout comme l'autorisation de construire accordée par ordonnance royale le 11 avril 1821. La première pierre est posée en août 1822. L'entrepreneur adjudicataire est Barthélemy Desjoyaux propriétaire de la carrière de pierre de grès du Treuil. Le dépassement du devis initial et les malfaçons au niveau de la toiture entraînent la Ville dans un long procès avec l'architecte qui part s'installer à Lyon. L'architecte-voyer Etienne Boisson, reprenant les commandes municipales à partir de 1841, dessine un dôme en 1858 (démoli en 1953), qui abrite le mécanisme d'une horloge et une cloche. La statue de la Métallurgie et celle de la Rubanerie sculptées par Etienne Montagny sont installées en 1870 et 1872 au bas du perron. L'escalier en vis dans la cour est dessiné par l'architecte de la ville Gérard en 1878, quand les services de la voirie s'installent au dernier étage.