Prvá priama písomná zmienka o Vlkolínci pochádza z roku 1461 (prvá nepriama písomná zmienka dokonca z roku 1376). Vlkolínec sa v nej spomína ako jedna z tzv. „ulíc“ mesta Ružomberok. Jeho názov pochádza od slova vlk, nakoľko v okolitých lesoch bol jeho výskyt veľmi hojný.
Avšak toto nebol začiatok osídlenia tejto oblasti. Priamo nad Vlkolíncom sa týči vrch Sidorovo, ktorý miestni obyvatelia nazývajú Žiar. Na ňom stálo už v staršej železnej dobe halštatské hradisko. Chránené bolo valovým opevnením, ktoré obkolesovalo priestor elipsovitého tvaru s rozmermi približne 150 krát 70 metrov. Toto opevnenie bolo v jeho južnej časti pripojené k skalným stenám masívu. Orientované bolo v smere sever – juh. Jeho areál bol terasovito upravený. Situované bolo vo veľmi ťažko dostupnom mieste v dosť vysokej nadmorskej výške. Vrchol Sidorova sa nachádza vo výške 1099 metrov nad morom, samotné hradisko bolo vo výške 1092 metrov nad morom. Toto situovanie bolo jeho veľkou výhodou, nakoľko bolo pre nepriateľov veľmi ťažké ho obsadiť. Hradisko nebolo trvalo obývané, ale bolo využívané len ako útočisko v dobe hroziaceho nebezpečenstva. Z tohto obdobia sa našli dve celé nádoby a časti keramiky. V neskoršom období tu bolo potom aj slovanské hradisko. Z tohto obdobia sa našli aj archeologické nálezy častí keramiky z veľkomoravského a poveľkomoravského obdobia.
V listine z roku 1340, v ktorej bolo vymedzené územie chotára mesta Ružomberok, je uvedené, že súčasťou mesta je už aj územie dnešného Vlkolínca. Samotná osada Vlkolínec začala vznikať v druhej polovici 14. storočia. Vybudovali ju s najväčšou pravdepodobnosťou obyvatelia neďalekého Bieleho Potoka.
V roku 1625 tu boli štyri sedliacke usadlosti a päť želiarskych domácností. Želiari boli najchudobnejšou vrstvou poddanského obyvateľstva. V tej dobe sa obyvatelia v tejto oblasti živili okrem poľnohospodárstva najmä chovom oviec a dobytka, včelárstvom, výrobou syrov, bryndze a iných mliečnych výrobkov, drevorubačstvom, uhliarstvom a výrobou šindľov.
Z 18. storočia je známy aj spor „ulíc“ s mestom Ružomberok, do ktorého sa zapojil aj Vlkolínec. V tomto spore sa obyvatelia „ulíc“ snažili o uznanie svojich práv zo strany mesta. „Ulicou“ Ružomberka sa Vlkolínec stal v 15. storočí. Ďalšími „ulicami“ boli Villaludrová, Biely Potok a Černová. Tieto „ulice“ museli Ružomberku odvádzať dane (Vlkolínec musel platiť 52 zlatých) a ich richtári boli podriadení ružomberskému richtárovi. Mesto nepovažovalo ich obyvateľov za mešťanov, ale za svojich poddaných. Spory trvali skoro celé 18. storočie. „Ulice“ sa chceli v roku 1771 od Ružomberka osamostatniť, to sa im však nepodarilo. Všetci obyvatelia „ulíc“ museli pre panstvo ročne odpracovať 21 dní. Obyvatelia „ulíc“ sa na zlé zaobchádzanie sťažovali dokonca až u samotného cisára. V roku 1775 musela Liptovská stolica na potlačenie vzbury vyslať aj vojakov. Vodcovia nepokojov boli väznení a bití na dereši. Spory pokračovali aj v 19. storočí. Prebehlo viacero dlhých súdnych procesov, ktorých výsledkom bolo čiastočné zrovnoprávnenie „ulíc“ s mestom. „Ulice“ získali aj zastúpenie v mestskom zastupiteľstve.
V roku 1770 bola v strede Vlkolínca postavená drevená zvonica, ktorá je jednou z najvýznamnejších stavieb ľudovej architektúry vo Vlkolínci a stojí tu dodnes.
V roku 1825 tu žilo podľa sčítania obyvateľstva 334 ľudí.
Z roku 1860 pochádza drevená rumpáľová studňa s hĺbkou 13 metrov. V roku 1875 bol postavený Kostol Navštívenia Panny Márie. Ten stojí na východnom okraji Vlkolínca v blízkosti miestneho cintorína. Na konci 19. storočia bola neďaleko kostola a cintorína postavená aj murovaná škola.
V roku 1882 sa Vlkolínec stal miestnou časťou Ružomberka.
Do života obyvateľov Vlkolínca zasiahla aj 1. svetová vojna, padlo v nej aj 15 obyvateľov Vlkolínca, ktorí museli narukovať.
V roku 1944 bolo vo Vlkolínci už 82 domov. V tomto období do života miestnych obyvateľov tragicky zasiahli aj vojnové udalosti tých rokov. Počas Slovenského národného povstania v októbri 1944 v dôsledku mínometnej paľby vyhorelo viacero domov na hornom konci osady. Bolo to v čase bojov o neďaleký vrch Ostrô. Väčšina obyvateľov Vlkolínca bola našťastie už predtým evakuovaná do obce Liptovská Lúžna. Späť domov sa vrátili až po skončení SNP. Nemecké komando však v osade zavraždilo päť ľudí.
Elektrická energia bola vo Vlkolínci zavedená až v roku 1956.
Vlkolínec je situovaný v značne izolovanej polohe. Aj to prispelo k tomu, že sa až do dnešných čias zachoval vonkajší vzhľad domov a v mnohých domoch aj ich vnútorné usporiadanie. V celej strednej Európe sa nezachoval podobný porovnateľný súbor pôvodných domov a tým je Vlkolínec výnimočný.
Preto 26. januára 1977 vláda Slovenskej socialistickej republiky svojim uznesením č. 21 Vlkolínec vyhlásila za pamiatkovú rezerváciu ľudovej architektúry. Hlavným cieľom tohto rozhodnutia bolo ochrániť kultúrnu hodnotu tejto lokality.
11. decembra 1993 bol Vlkolínec na kongrese UNESCO v kolumbijskej Cartagene dokonca zapísaný do Zoznamu svetového kultúrneho a prírodného dedičstva UNESCO. Zapísanie do tohto zoznamu potvrdilo výnimočnosť Vlkolínca v celosvetovom kontexte.