29 января (17 января по старому стилю) 1805 года был подписан Высочайший Указ об открытии в Харькове Императорского Университета. Так в Харькове появился Каразинский университет.
На тот момент это был старейший университет на Украине, второй - в её нынешних границах после польского Львовского университета, а также шестой университет Российской империи после Дерптского, Московского, Санкт-Петербургского, Виленского и Казанского. Открытие университета было заслугой Василия Каразина, имя которого учебное заведение носит сейчас.
В 1805 году в Университет поступило всего 57 человек, а в 1835 — уже 263. Структура университета включала в числе прочих «отделение физических и математических наук». В течение первых ста лет большую часть выпускников составляли юристы и врачи.
В 1930—1933 годах после ряда трансформаций из вуза выделились два института: педагогический институт профессионального образования и физико-химико-математический.
В 1936 году университету было присвоено имя умершего в тот год Максима Горького. До 1990 года это был Харьковский государственный университет имени А. М. Горького, а с 1988 года - орденов Октябрьской Революции и Дружбы народов.
С 1999 года вуз называется Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина.
В 1962 году университет переехал из старого здания на ул. Университетской (бывшего Губернаторского дворца), передав его УЗПИ.
Новое, восстановленное после войны здание университета на площади Дзержинского было сооружено в 1932 году как Дом правительства УССР. До войны это было самое высокое (кроме церквей) здание города.
В 2005 году университету было передано находящееся напротив симметричное здание ликвидированной к тому времени Академии имени Говорова (ВИРТА).
Университет является главной научной организацией нескольких международных космических программ, функционирует Астрономическая обсерватория, в которой проводятся фундаментальные и прикладные исследования по физике Солнца, планет, астероидов, комет и спутников.
Ботанический сад, научно-исследовательское природоохранное учреждение университета, является объектом природно-заповедного фонда Украины общегосударственного значения. Он был основан одновременно с Харьковским университетом в 1804 году. Это старейший ботанический сад Украины. В нем собрана уникальная коллекция растений, представителей разных ботанико-географических зон всего мира.
Один из старейших вузовских музеев мира, Музей Природы университета занимает площадь около 2 тыс. кв. м. В 23 залах музея размещено около 250 тыс. экспонатов по разделам: происхождение человека, дарвинизм, зоология, геология.
При университете действует также Музей археологии и этнографии Слободской Украины, коллекция которого насчитывает около 150 тысяч единиц экспонатов.
Общий фонд университетской библиотеки насчитывает 3,5 млн. экземпляров, среди них - 50 000 уникальных изданий (17 инкунабул, свыше 1000 рукописей, 300 палеотипов; прижизненные издания классиков мировой литературы, науки и культуры).