Sebastián de Belalcázar durante su recorrido hacia el norte de Colombia en busca del mítico tesoro de El dorado, fundó a Popayán el 13 de enero de 1537.

El 15 de agosto de 1537 con la conquista total de Popayán, fue la ceremonia de fundación de “la nueva villa” conservando su nombre indígena “Popayán”. La ceremonia incluyó una primera misa cantada en un humilde templo que levantado como catedral sobre el costado sur de la futura plaza, en esta época también se instaló el primer Cabildo.

Durante este periodo hasta 1940 personas cercanas a Belalcázar fueron los encargados de gobernar a Popayán y de señalar los solares donde debían construir sus primeras casas los españoles que hasta entonces habitaban las chozas de los pubenenses.

En 1540 Sebastián de Belalcázar fue nombrado Primer Gobernador de Popayán y desde ese momento se instauró el sistema político español en cada ciudad que incluía Regidores del Cabildo, Alcaldes y Alguaciles y una participación permanente de la Iglesia a través de un clérigo o cura párroco. Belalcázar también se preocupó por dejar una huella duradera en los territorios conquistados, para lo cual trajo de España semillas de cebada, trigo, caña de azúcar, así como numerosos animales domésticos, especialmente ganado vacuno, caballar y porcino, herramientas y muchos elementos más.

Después de 1550 se inició por Buenaventura la siste​mática entrada de ganado vacuno y caballar, lo que contribuyó a que se formaran las haciendas de ganado en Popayán y alrededores. Prosiguió la conquista con el sometimiento de más comunidades indígenas, pero al mismo tiempo se estableció el sistema político que se tradujo en la instauración de una sociedad colonial basada en la explotación del oro, cuya posesión trajo consigo un enorme poder económico y político para las familias allí establecidas.

El auge minero y comercial, así como la posterior llegada de familias españolas de linaje hicieron de Popayán una ciudad muy importante en el Virreinato de la Nueva Granada. En la ciudad residían los dueños de las minas de oro de Barbacoas y el Chocó, quienes con sus riquezas crearon haciendas, construyeron grandes casonas y dotaron a la ciudad de enormes templos con imágenes traídas de España.

Popayán compitió con ciudades como Cartagena, Bogotá y Tunja en el número de nobles titulados domiciliados en ellas, además el casco antiguo o centro histórico de Popayán es considerado uno de los más bellos y mejores conservados de Colombia y América Latina.

La ciudad ha logrado conservar su escala urbana y la armonía de su carácter colonial durante más de cuatro siglos, atractivo que seduce a numerosos visitantes nacionales y extranjeros. Las calles empedradas fueron asfaltadas casi en su totalidad en 1937. Sin embargo, se encuentran en curso proyectos tendientes a recuperar este aspecto encantador de la ciudad original y devolver a la zona antigua de Popayán un carácter más peatonal.

Las hermosas casonas que por varios siglos ocuparon las familias más destacadas de la ciudad, hoy han sido rehabilitadas en su mayoría para diferentes usos. Existe, igualmente, una impresionante profusión de templos coloniales, lo que recuerda el papel protagónico de la Iglesia católica en la formación de la ciudad a lo largo de su historia.

La arquitectura colonial de Popayán es uno de sus principales atractivos, destacándose las siguientes edificaciones como las más representativas de la ciudad por su valor simbólico e histórico para sus habitantes:

La Torre del Reloj: denominada como "la nariz de Popayán" por el Maestro Guillermo Valencia. Fue construida entre 1673 y 1682, utilizándose para ese propósito noventa y seis mil ladrillos. El reloj, de fabricación inglesa, fue colocado en 1737. Su mecanismo funcionaba por la acción de dos pesas de plomo que fueron cambiadas por Antonio Nariño en las lides de la independencia en 1814, cuando se requería el metal para fabricar munición. Después del terremoto de 1983, el reloj fue restaurado y puesto nuevamente en funcionamiento por la misma compañía inglesa que lo fabricó.

El Puente del Humilladero: construido en 1873 sobre arcos de ladrillo y calicanto, según diseños del religioso italiano Fray Serafín Barbetti y de un ingeniero alemán cuyos restos momificados se conservan en el Museo Arquidiocesano de Arte Religioso de la ciudad. Entre el centro de la ciudad y el barrio El Callejón (hoy barrio Bolívar) existe una falla en el terreno que antes de la construcción del puente hacía extremadamente difícil la subida al centro; por esta circunstancia, la gente subía inclinada, casi de rodillas. Así se originó el nombre del puente del humilladero. Este puente consta de doce arcos de medio punto, siendo los centrales más anchos que los restantes. Durante mucho tiempo fue una de las entradas principales de la ciudad; por él ingresaron los ejércitos libertadores durante la gesta de la independencia. Su genial diseño y la robustez de su construcción le han permitido salir incólume de numerosos movimientos telúricos.