По наиболее известной версии, первоначальное поселение находилось в устье реки Тверцы, где позже возник Отроч монастырь. Но археологи установили, что поселение находилось на правом берегу Волги у реки Тьмака. Здесь уже в XI веке стояло малое сельское поселение.
В XII веке это уже небольшое торговое поселение. В Рукописании 1135 года князя Всеволода Мстиславича есть упоминание Твери: говорится о денежных сборах церкви Св. Иоанна, также и с «тверского гостя». В «Сказании о чудесах Владимирской иконы Божией Матери», созданном в 1162 при Андрее Боголюбском, пишется об исцелении «тверской боярыни».
В летописи, говорящей о походе новгородцев на Владимир, указывается, что отряды новгородцев и черниговского войска соединились «На Волзе и Тфери».
В «Истории» В. Н. Татищева говорится, что владимирский князь Всеволод III после сожжения им Торжка приказал построить Твердь (то есть крепость) в устье реки — это вторая версия основания Твери. Надёжным летописным источником, в котором впервые прямо упоминается Тверь, обычно считают договор между новгородцами и князем Всеволодом 1208 года. К 1200—1220 годам относится первая берестяная грамота, найденная в Твери в 1983 году.
Датой первого упоминания города в источниках (известие о «тверском госте») принят 1135 год, однако ряд исследователей отмечает, что эта дата может быть неверной и относит появление Твери к началу XIII века.
В первой трети XIII века Тверь входила в состав Переяславского княжества. В 1238 году город был разорён татаро-монголами, однако быстро оправился от разгрома.
Воскресенская летопись утверждает, что восстановлением Твери после Батыева разорения руководил князь Ярослав Всеволодович. В исторической литературе существует гипотеза, что Тверь первоначально располагалась на левом берегу Волги при устье Тверцы и после разорения 1238 года была перенесена на правый берег в устье реки Тьмаки.