Eskişehir ili, bugün modern bir kent olmanın yanı sıra, geçmişte Frigya'nın önemli şehirlerinden ve büyük bir ticaret merkezi olan Dorylaion'ın yerine kurulmuş bir kenttir. İsmi Orta Çağ döneminde Yunanca'da Dorylaion olarak kullanılırken, Latince metinlerde Dorylaeum adıyla anılıyordu. Öte yandan Arap kaynakları, Eskişehir ismini Darauliya, Adruliya ve Drusilya şeklinde geçirmiştir. Dorylaion, stratejik konumu ve kaplıcalarıyla anılan, ticaret sayesinde refaha ulaşmış bir Frigya şehridir. Şehrin kurucusu antik kaynaklara göre Eretrialı Doryleos'tur.

Dorylaion özellikle Bizans döneminde büyük önem kazanmıştır. İmparator Justinianos'un yazlık sarayının bu şehirde olduğu belirtilmiştir. 19. yüzyılda bölgeyi ziyaret eden gezginler ve araştırmacılar, Eskişehir'in 3 km kuzeydoğusunda yer alan, bugünkü adı Şarhöyük olan ören yerinin, aslında eski Dorylaion şehri olduğunu teyit etmişlerdir. Bu tarihi ören yeri, 17 metre yüksekliğinde ve 450 metre çapında olup, Orta Anadolu'nun orta büyüklükteki höyüklerinden biridir.

Şarhöyük ören yerinde 1989 yılı itibariyle Kültür Bakanlığı ve Anadolu Üniversitesi adına Prof. Dr. A. Muhibbe Darga başkanlığında bir ekip, arkeolojik kazılara başlamıştır. Şu ana kadar, Osmanlı Dönemi'nden ilk Tunç Çağı'na kadar sürekli bir yerleşim olduğu saptanmıştır.

Dorylaion yani günümüzdeki adıyla Eskişehir, Bizans'ın, Selçuklular karşısında savunmasında önemli bir rol oynamıştır, ne var ki, 1176 yılında Selçuklu Sultanı II. Kılıçaslan'ın, Bizans İmparatoru Manuel Komnenos'u mağlup etmesinin ardından kent, Selçuklular'ın egemenliği altına girmiştir. Bundan sonra Dorylaion-Şarhöyük uzun bir süre yıkık ve terk edildi. Daha sonra ise buranın yakınlarında yeni bir yerleşim kurulmuştur. Dorylaion harabelerine büyük ihtimalle "Eskişehir" adı verildi ve bu isim günümüze kadar geldi.

Eskişehir adının kökeni gerçekten de çok eski bir yerleşim merkezi olmasından kaynaklanıyor. Bölgenin ilk yerleşme noktası şimdiki yerin 6 km kuzeyindeki Antik Dorylaion'dur. Yani Eskişehir, adını kentin tarihinin çok eski olmasından alıyor. Yapılan arkeolojik çalışmalar, Eskişehir ve çevresinin, M.Ö. 3000 yıllarına kadar varan, eski bir yerleşim yeri olduğunu ortaya koymaktadır.