W XII wieku Dawid IV ufundował w pobliżu miasta Monastyr Gelati, który stał się jednym z najważniejszych centrów religijnych, naukowych i artystycznych średniowiecznej Gruzji.
Po rozpadzie zjednoczonego państwa gruzińskiego w XV wieku Kutaisi zostało stolicą Królestwa Imeretii. Miasto i jego okolice były wielokrotnie niszczone podczas walk dynastycznych oraz najazdów osmańskich. W XVI–XVIII wieku władcy Imeretii prowadzili politykę balansowania między Imperium Osmańskim a Rosją, zabiegając o pomoc przeciwko ekspansji tureckiej.
W 1770 roku, podczas wojny rosyjsko-tureckiej, wojska rosyjskie dowodzone przez Gottloba Heinricha von Totlebena wsparły króla Salomona I w odzyskaniu Kutaisi spod kontroli osmańskiej.
Pod panowaniem rosyjskim W 1810 roku, po likwidacji Królestwa Imeretii, Kutaisi zostało zajęte przez Rosję i włączone do Imperium Rosyjskiego. Początkowo było siedzibą władz obwodu imeretyńskiego, a w 1846 roku zostało stolicą guberni kutaiskiej, obejmującej znaczną część zachodniej Gruzji.
W XIX wieku miasto rozwinęło się jako ośrodek administracyjny, handlowy i edukacyjny. Powstawały szkoły, drukarnie, instytucje kulturalne i organizacje społeczne.