Полоцкое княжество рано выделилось из состава Киевской Руси. Этому способствовало утверждение в городе собственной княжеской династии — потомков Изяслава Владимировича. Уже сын его Брячислав ведет в первой половине XI в. успешную борьбу с Ярославом Мудрым. В 1044 г. полоцкий стол занимает Всеслав Брячиславич, князь-чародей, воспетый былинами и «Словом о полку Игореве», оказавшийся по воле восставших в 1068 г. киевлян великим князем киевским. Почти все свое долгое княжение (57 лет) в Полоцке Всеслав воевал («немилостив на кровопролитие») под Новгородом и у Смоленска, пытаясь расширить свои владения. Как вызов Киеву он отстраивает Полоцкую Софию. При нем, вероятно, укрепляется окольный город. Границы Полоцкой земли установились уже в XI в. Они включали бассейн среднего течения Западной Двины, Правобережье верхнего Днепра, бассейн Березины и верховья Немана. Во второй половине XII в. с образованием княжеств в Ерсике и Кукейносе полоцкая территория продвинулась на нижнюю Двину. После смерти Всеслава Брячиславича (1101 г.) Полоцкое княжество распадается на несколько уделов, где княжат его сыновья. XII в. заполнен борьбой полоцких князей между собой, а также с Киевом, Смоленском и Новгородом. В феодальные войны втягиваются черниговские Ольговичи и волынские князья. В начало XIII в. Полоцк противостоит крестоносной агрессии. В это же время наступление на полоцкие рубежи предпринимает Литва. К 50-м годам XIII в. Полоцкая земля окончательно переходит под власть литовских князей.

К сожалению, летописи редко и кратко повествуют о жизни самого Полоцка. Под 1150 г. упоминается загородный княжеский двор «на Белице», находившийся на левом берегу Западной Двины в 2 км от детинца. В городе были улицы и «хоромы». Судя по сравнительно поздним (XVI–XVII вв.) документам уличная планировка Полоцка вполне аналогична планировке других древнерусских городов. Главная улица города — Великая шла параллельно реке (с востока на запад), пересекая посад и детинец. Под прямым углом к ней от берега Двины отходила пробойная улица.

Севернее города, на левом берегу р. Полоты располагался Спасо-Евфросниьевский женский монастырь, основанный в XII в. полоцкой княжной Евфросиньей. Здесь же, по данным некоторых источников, находилась усыпальница и загородная резиденция полоцких епископов.

В городе действовало вече, приглашавшее и изгонявшее князей, решавшее вопросы войны и мира. В XII — первой половине XIII в. Полоцк вместе со Смоленском заключает торговые договоры с о. Готланд и Ригой, регулирующие вопросы торговли по Двине. Словом, даже по далеко не полным сведениям письменных источников, Полоцк XI–XIII вв. рисуется крупным, экономически и социально развитым городским центром.

Систематическое археологическое изучение Полоцка началось лишь в советское время (А.Н. Лявданский). Первоначально значительно большее внимание привлекали архитектурные памятники города (А.М. Павлинов, П.П. Покрышкин, Н.И. Брунов). После Великой Отечественной воины раскопки в Полоцке вели М.К. Каргер, К.М. Поликарпович, А.Г. Митрофанов, Г.Б. Штыхов. В детинце вскрыта площадь, превышающая 1300 кв. м. Ограниченные исследования осуществлены на территориях древнейшего городища, окольного города и посадов. Продолжено изучение дровней полоцкой архитектуры (П.А. Раппопорт).

По археологическим данным, первоначальное поселение в Полоцке возникло в IX в. на правом берегу р. Полоты, несколько выше ее впадения в Двину. Городище (площадь около 1 га) занимало холм-останец, где прежде (вторая половина I тысячелетия до н. э.) находилось поселение днепро-двинской культуры. От славянского поселка сохранились остатки вала и нескольких сгоревших деревянных построек. Древнейшие славянские напластования этого памятника датируются по лепной керамике и наконечникам стрел X в. К городищу примыкало небольшое (0,25 га) селище.

Во второй половине X — начале XI в. поселение распространяется на левый берег р. Полоты. В ее устье сооружается новый укрепленный центр-детинец (Верхний Замок). На отдельных участках здесь культурный слой превышает 5 м. Зафиксировано 14 строительных горизонтов. Изучены нижние деревянные венцы жилых и хозяйственных построек, настилы мостовой, частоколы. Обнаружены следы кожевенного, сапожного и ювелирного ремесла. В основании культурного слоя найдены материалы второй половины — конца X в. Наиболее мощные напластования, насыщенные вещевыми находками, относятся к XII–XIII вв. В полоцком детинце П.А. Раппопорт исследовал фундаменты каменной гражданской постройки с деревянной пристройкой (XII в.), возможно, являвшихся княжескими палатами. Кроме Софийского собора, в Полоцке и его окрестностях известно еще не менее девяти каменных церквей X–XIII вв. Среди вещевых находок в Полоцке представлены: металлообрабатывающий (ювелирный молоток, кузнечные клещи, зубила, пробойники) и деревообделочный (топоры, тесла, сверла, долота, резцы, скобели) инструменты; оружие и предметы снаряжения всадника (меч, наконечники копий и стрел, булава, обрывок кольчуги, шпоры, стремена); сельскохозяйственные орудия (сошники, серпы, косы); а также бытовые вещи, изделия из кости, стеклянная посуда, свинцовые вислые печати, монеты, денежные гривны, писала, шахматные фигурки, произведения прикладного искусства.

Л.В. Алексеев реконструирует окольный город Полоцка на месте Нижнего Замка. По мнению П.А. Раппопорта, он занимал значительно большую (48 га) площадь на правом берегу Двины до впадающей в нее безымянной речки, являвшейся некогда рвом, соединявшим Двину и Полоту. Последние укрепления вряд ли возникли раньше конца XII — первой половицы XIII в. Отсутствие раннего культурного слоя в центральной части окольного города свидетельствует, что она заселялась с конца XIII в.

Полоцк, таким образом, несмотря на постепенную утрату ведущего политического значения в княжестве со второй половины XII в., продолжал оставаться крупнейшим городским центром Полоцкой земли.

Минск — один из важнейших городов Полоцкого княжества, впервые упомянут в летописи под 1067 г., когда рядом с ним на р. Немиге произошла знаменитая битва Ярославичей с Всеволодом Полоцким (ПСРЛ, т. I, стб. 166). Остатки древнего городища (Замчище), теперь почти не сохранившиеся, занимали низкую возвышенность на правом берегу р. Свислочи, ниже впадения в нее р. Немиги (табл. 5, 2). Его укрепления (площадь около 3 га) имели неправильно-овальную в плане форму. На старых планах Минска в Замчище вели три въезда: два с севера и один — с юго-востока.