Capitale historique de la province du Bugey (Pagus Belliceusis), Belley change à plusieurs reprises de royaume au cours des premiers siècle du Moyen-Age.
A la fin du Xe siècle, la ville fait partie des territoires du Saint-Empire Romain Germanique.
En fait, à partir du XIe siècle, elle est surtout sous la dépendance des comtes de Savoie. Les évêques jouent aussi un rôle politique en tant que seigneurs de Belley. Anthelme de Chignin, évêque de Belley entre 1163 et 1178, choisi après sa mort comme saint patron de la ville, reconnu prince du Saint Empire Romain par Frédéric Barberousse, s'oppose au comte Humbert III de Savoie.
En 1385, presque toute la ville est détruite par un incendie. Rebâtie peu après, elle est ceinte de murailles de pierre recouvertes de lauzes.