La unua skribita noto pri Bjalistoko devenas el 1514. La unuan kortegon verŝajne oni konstruis meze de la XV-a j.c. Ĝi apartenis al Raczko Tabutowicz, al kiu la litova princo Michał Zygmuntowicz donacis arbaregon en la riverbaseno de Biała (Blanka).
La unua posedanto de bjalistoka bieno havis 4 filojn. Ĉiu el ili ricevis kortegon konstruitan sur la patra tereno. Verŝajne unu el ili estis konstruita sur la tereno, kie poste oni konstruis la palacon de familio Branicki. En tiu loko estis rezidejo de familio Wiesiołowski – la sekvaj posedantoj de la urbo. Komence tio estis renesanca masonita kortego, konstruita ĉirkaŭ 1570 de Piotr Wiesiołowski. Poste, probable en 1617, oni alikonstruis ĝin kiel defendan kastelon. En la sepdekaj jaroj de la XVI-a j.c. apud la kortego oni konstruis lignan preĝejon kaj fiksis foirplacon, establante tiamaniere komencon de la estonta urbo. Post la morto de heredantoj de familio Wiesiołowski Bjalistoko fariĝis proprietaĵo de Pola Reĝlando kaj estis enigita al la starostejon Tykocin.
En la jaro 1659 hetmano (armeestro) Stefan Czarniecki, la venkinto kontraǔ la sveda armeo dum „la sveda diluvo“, ricevis la starostejon Tykocin kun Bjalistoko, kiel sian heredan propraĵon. Poste heredis ĝin la filino de Czarniecki – Aleksandra Katarzyna, edzino de Jan Klemens Branicki, kortega kronlanda marŝalo. Branicki estis kunbatalanto de Czarniecki kaj la heroo de la kontraŭsvedaj militoj. Bjalistoko tiam estis vilaĝo, eble kun 40 domoj, starantaj laŭ 3 vojoj: al Choroszcz, Wasilków kaj Suraż, kiuj ligiĝis ĉe la preĝejo, kreante triangulan foirplacon.
Dum la „sveda diluvo” la kastelo de Wiesiołowski estis ruinigita. Sur tiu loko podlaĥia vojevodo Stefan Mikołaj Branicki, la filo de Jan Klemens kaj la nepo de Czarniecki, konstruis en la sepdekaj jaroj de la XVII j.c. sian novan sidejon. Dum la jaroj 1691-1697 arkitekto Tylman el Gameren alikonstruis la sidejon, formante barokstilan palacon. Tiutempe Bjalistoko akiris urban karakteron.
La unuaj registroj de la urba konsilantaro venas el la jaro 1668 kaj ĉi-tiun daton oni povus akcepti kiel daton de lokigo de la urbo. La „urbajn rajtojn” por Bjalistoko akiris Stefan Branicki en 1692 de la pola reĝo Johano Sobieski la Tria. Poste la „magdeburgajn rajtojn” donis al la urbo, en februaro 1749, la pola reĝo Aŭgusto Sas la Tria.
La rezidejo, sufiĉe komforta por la podlaĥia vojevodo, evidentiĝis tro modesta por lia filo – krakova kaŝtelano, kronlanda grandhetmano, eĉ kandidato al la pola krono, Jan Kazimierz Branicki, kiu honore al sia avo akceptis lian duan nomon Klemens. Li dungis famajn tiutempe arkitektojn: Johano Sigismondo Deybel kaj Johanon Klemm, kiuj komence de la jaro 1726 komencis la alikonstruadon de la bjalistoka palaco. Jan Klemens Branicki pensis ne nur pri alikonstruado de sia rezidejo, sed zorgis ankaŭ pri evoluo de la urbo. Li decidis pri konstruo de: hospitalo, arsenalo, urbodomo, gastejo, poŝtoficejo, porgasta palaceto, monaĥejo de Fratinoj de Mizerikordo. Li zorgis ankaŭ pri edukado fondante: Armean Lernejon de Inĝenierio kaj Konstruado (la unuan en Pollando akademian lernejon por soldatoj); Lernejon de Akuŝado kaj restadejon por lernantoj. Li ordonis planti ĉe la ĉefaj stratoj tiliojn kaj ĉirkaŭmasoni fasadojn de la lignaj domoj starantaj urbocentre. La geedzoj: Jan Klemens kaj Izabela Branicki zorgis ankaŭ pri sciencistoj kaj artistoj. En la urbo restadis multaj artistoj, arkitektoj, kuracistoj.
Tria divido de Pollando en 1795 kaŭzis, ke Bjalistoko eniris Prusujon. Dum tiu periodo en la urbo loĝis 4.000 loĝantoj; preskaŭ duono el ili estis judoj. Post la falo de Napoleon-imperio Bjalistoko estis enigita, por pli ol 100 jaroj, en la Rusan Imperion.
Post “La Novembra Ribelo“ (1830-31) kontraŭ la cara reĝimo, pro la persekutoj oni faris severan doganlimon inter la “Kongresa Reĝlando” (administrata aparte, sub la cara regado) kaj “La Rusa Imperio”. Paradokse tio kaŭzis rapidan evoluon de la urbo. Multaj posedantoj de teksaj fabrikoj el la regiono de Łódź migris al Bjalistoko por ne pagi altan doganon. En la urbo kaj en la ĉirkaŭaĵo estis fonditaj, ĉefe de: germanaj, rusaj kaj judaj fabrikistoj, multaj manufakturoj.
En 1845 en la urbo loĝis jam 16 mil homoj. En 1862 Bjalistokon alvenis la fervojo: Peterburgo-Varsovio. Tio influis pli rapidan evoluon de la urbo. En 1879 funkciis tie 47 teksaj fabrikoj, en kiuj laboris pli ol 1500 laboristoj kaj la urba loĝantaro superis 35 mil.
Dum la lasta jardeko de la XIXa j.c. en la urbo estis instalitaj unuaj telefonoj, akvokondukilo kaj la ĉevaltramo. Komence de la XX-a j.c. loĝis en Bjalistoko jam 70 mil homoj, inter kiuj preskaŭ 80% estis judoj.
En 1915 la urbon eniris la germana armeo kaj restis tie ĝis la fino de la Unua Mondmilito. La germanaj soldatoj fuĝis en februaro de 1919.
Post la reakiro de sendependeco de Pollando Bjalistoko iĝis la ĉefurbo de vojevodio (regiono) kaj oni aligis al ĝi la apudajn vilaĝojn. En la urbo vivis tiam: judoj – 48,7%, poloj – 46,6%, germanoj – 1,9%, rusoj -1,8%, belorusoj – 0,8% kaj aliaj – 0,2%. En la 20-30-aj jaroj de la XX-a j.c. modernigita estis la urbocentro. Oni tiam konstruis novan, imponan kvartalon de oficejoj. Konstruitaj estis i.a.: Vojevodia Juĝoficejo, Ŝtata Impostoficejo ĉe la strato Mickiewicza kaj la poroficistaj domoj ĉe la strato Świętojańska.
La 15-an de septembro 1939 la urbon eniris la nazia armeo, kiun baldaŭ konforme al la Pakto Ribbentrop-Mołotow, anstataŭis la Ruĝa Armeo. Dum 19 monatoj de sovetia okupado en Bjalistoko estis sidejo de la distrikto de Belorusa Respubliko.
En junio 1941 la germanaj soldatoj denove eniris la urbon kaj laŭ la dekreto de Hitler estis kreita Bjalistoka Distrikto – “Bezirk Bialystok”, subigita senpere al Hitler. Kontraŭ la persekutado de ambaŭ okupantoj en la urbo aktivis “subtera” movado de kontraŭstaro gvidata de la Landa Armeo. La plej persekutata estis la juda loĝantaro de la urbo, kiun oni amasigis en la getoo, en kiu loĝis pli ol 100 mil homoj. Antaŭ la likvido de la getoo junaj hebreoj, kiujn gvidis Icchok Malmed, provis kontraŭstari la hitleran reĝimon. Aŭguste 1943 la germanoj lividis la getoon. La plimulto el pli ol 50-mila juda loĝantaro de la urbo estis transportita kaj murdita en Treblinka. Multaj estis murditaj surloke i.a. en la arbaro Pietrasze. La militon travivis nur mil bjalistokaj judoj.
La 27-an de julio 1944 Bjalistokon liberigis de la germanoj Dua Belorusa Fronto de la Ruĝa Armeo. Dum la bataloj tiam estis detruitaj pli ol 75% urbaj konstruaĵoj. Dum la unuaj monatoj post la liberigo loĝis en Bjalistoko 40 mil homoj. Post 2 jaroj la urba loĝantaro kreskis al 47 mil, pro la enmigrado de poloj, forlasintaj la regionojn de Grodno kaj Vilniuso.
Post la Dua Mondmilito Bjalistoko denove fariĝis vojevodia urbo kaj la centro de scienco, ekonomio, kulturo de nord-orienta Pollando. La 1-an de januaro 1999, rezulte de la administra reformo, la iama privata urbo de Branicki fariĝis la ĉefurbo de nove kreita Podlaĥia Vojevodio.