Le site qui allait devenir la ville de Détroit a été établi le 24 juillet 1701 par Antoine de la mothe Cadillac, un chef militaire et commerçant français. Cadillac avait beaucoup voyagé en Nouvelle-France et dans les Grands Lacs occidentaux et était le commandant du fort Michilimackinac à la jonction des lacs Huron et Michigan.
En 1698, Cadillac retourne en France pour demander au roi Louis XIV l’autorisation d’établir un avant-poste français le long du « détroit », la voie navigable reliant les lacs Érié et Huron. En 1700, Cadillac réussit à persuader le ministre de la Marine du roi, Jérôme Phélypeaux Comte de Pontchartrain, d’autoriser une expédition pour établir non pas un poste, mais une colonie. Cadillac espérait prévenir les tentatives britanniques d’occuper une région voisine, ainsi que démarrer une colonie qui pourrait survivre grâce au sol riche et aux possibilités de trappage des fourrures de la région.
L’entourage de Cadillac, composé de soldats, de missionnaires et de colons, partit de Montréal le 5 juin 1701. L’expédition passe par la rivière des Outaouais, traverse le lac Nipissing, descend la rivière des Français jusqu’à la baie Georgienne, le lac Huron, la rivière Sainte-Claire, le lac Sainte-Claire et enfin la rivière Détroit, s’arrêtant pour la nuit à Grosse Île le 23 juillet.
Le lendemain, la flottille de 25 bateaux remonte le courant. Ils choisirent la partie la plus étroite de la rivière, sur un point élevé de la rive nord, non entravée par une île et donc facile à défendre, comme site pour le Fort Pontchartrain, en l’honneur du ministre français de la marine qui approuva leur voyage. Le nom complet, Fort Pontchartrain du détroit, a donné son nom à Détroit. Deux jours plus tard, le 26 juillet, jour de la Sainte Anne, ils commencent à construire une chapelle nommée en son honneur, la première église Sainte Anne. En septembre, les premières femmes arrivent, Madame Cadillac et Madame Tonty, l’épouse du premier lieutenant de Cadillac.
Cadillac avait le pouvoir de s’approprier et de concéder des terres aux colons. À partir de 1707, il a accordé des fermes qui s’étendaient sur deux ou trois milles à l’intérieur des terres et qui étaient disposées avec une étroite façade sur la rivière. Ces parcelles au design unique étaient connues sous le nom de « fermes rubanées » dont certaines des limites sont identifiées aujourd’hui par des rues portant le nom des premiers colons.
Les Amérindiens étaient encouragés à s’installer autour du fort pour se protéger mutuellement et faciliter le commerce des fourrures. Cadillac a même encouragé les mariages mixtes entre les hommes français et les femmes amérindiennes. Cependant, le mélange des tribus n’est pas toujours pacifique et la croissance de la colonie est freinée par l’impopularité de Cadillac. Lorsqu’il fut nommé gouverneur de la Louisiane en 1710, l’attention de son commanditaire, Pontchartrain, diminua.
Pendant les 50 années suivantes, Détroit est resté une petite colonie frontalière composée de soldats, d’artisans, de trappeurs, de chasseurs, de fermiers et de commerçants avec une économie centrée sur le commerce de la fourrure et l’agriculture. Le village entier, y compris la palissade, les rues et les bâtiments, occupait une superficie d’un seul pâté de maisons, bordé par les rues actuelles de Griswold, Fort, Shelby et Larned et était connu sous le nom de Fort Détroit, à partir de 1751. Détroit est resté une colonie française jusqu’à la prise de contrôle britannique en 1760, à la suite de la guerre franco-indienne.