Newralgiczne położenie wzgórz obrośniętych tarnią, które rozłożyły się na krawędzi masywu Wielkiej Płaniny, nad brzegami rzeki Jantry, człowiek dostrzegł już w odległej starożytności. Wzgórza Carewec i Trapezica zamieszkiwały w tym okresie kolejno trackie plemiona, rzymscy osadnicy, Goci i Słowianie. Ci ostatni zostawili po sobie zresztą nazwę osady pochodzącą właśnie od ciernistych krzewów tarniny. Prawdziwa kariera Wielkiego Tyrnowa rozpoczęła się jednak dopiero wraz z przybyciem na Bałkany Bułgarów…
Bułgarzy na Bałkanach
Na bałkańskie obszary zamieszkałe przez Słowian, a kontrolowane przez Cesarstwo Bizantyjskie, Bułgarzy napłynęli w VII wieku. W następnych stuleciach pod wodzą ambitnych władców Bułgarzy, na ziemiach odebranych Cesarstwu, stworzyli silne państwo, które zagrażać zaczęło samemu Konstantynopolowi. W IX wieku Bułgaria była już największym mocarstwem regionu, a chan Krum był w stanie w 811 roku rozgromić bizantyjskie armie cesarza Nikefora I. Dwa lata później stanął pod murami Konstantynopola. Na dobre trwał wtedy już proces slawizacji Bułgarów, który przyśpieszył jeszcze po chrzcie chana Borysa w 866 roku. Złamać potęgę wczesnośredniowiecznej Bułgarii – Pierwszego Carstwa – na początku XI wieku udało się dopiero cesarzowi Bazylemu II, nie przez przypadek nazwanemu Bułgarobójcą. Państwo bułgarskie zniknęło wtedy z europejskiej areny na prawie dwa stulecia.
Drugi Konstantynopol
W okresie wczesnobułgarskim oraz bizantyńskim Wielkie Tyrnowo funkcjonowało jako dość prowincjonalna osada, w której stacjonował wojskowy garnizon. Położone nieco na uboczu, otoczone górami, z końcem XII wieku stało się podstawą rewolty skierowanej w bizantyjskie panowanie nad Bułgarią. W 1186 roku bracia Asenidzi – Teodor, Jan i Kałojan – podnieśli skuteczny bunt przeciwko Bizancjum. Teodor, przyjmując imię Piotr, koronował się na cara, sprzymierzył się z koczowniczymi Połowcami, a swoją stolicę ustanowił właśnie w Wielkim Tyrnowie. W kolejnych dziesięcioleciach znaczenie i bogactwo Tyrnowa rosły wraz z rozwojem państwa dynastii Asenidów – Drugiego Carstwa Bułgarskiego. Wielkie Tyrnowo stopniowo awansowało wtedy do roli jednej z najpotężniejszych bałkańskich twierdz. Naturalne walory obronne miasta wzmocnione zostały przez system kamiennych fortyfikacji. Na wzgórzu Carewec wzniesione zostały majestatyczne budowle carskiego pałacu, w którym rezydował car, oraz kompleks zabudowań patriarchatu – siedziby patriarchy tyrnowskiego. Stolica Bułgarii jaśniała blaskiem prawosławnych świątyń wznoszonych przez kolejnych władców, które wypełniły liczne relikwie. Kwitł kult świętych: Matki Bożej, Demetriusza (rzymskiego wojownika i męczennika, patrona carskiej dynastii Asenidów), Petki (mniszki i pustelniczki) czy Jana Rylskiego (pustelnika, patrona Bułgarów). Z czasem samo miasto funkcjonować zaczęło jako święte, drugi Konstantynopol!
Zaprawdę błogosławione jestem pośród miast, gdyż dobre skarby nabyłem – zacne relikwie, których wstawiennictwo posiadając od wszelkich okrutników się ratuje. Mając [zaś] jako orędowniczkę czystą Matkę Bożą, za sprawą jej modlitw od wszelkich nieszczęść będziemy wybawieni. (Patriarcha Eutymiusz)
Wielkie Tyrnowo oddziaływało zresztą nie tylko na Bułgarów, ale na cały świat wschodniochrześcijański. W mieście kwitła kultura, rozwijało się malarstwo śpiew i literatura. Patriarcha tyrnowski swym autorytetem obejmował Serbię, Mołdawię, Wołoszczyznę, a nawet Ruś Kijowską. Władcy Tyrnowa, w perspektywie słabnącego Bizancjum, pretendować poczęli do roli najważniejszych obrońców Ortodoksji.
Bułgarska potęga
Ze swej stolicy w Wielkim Tyrnowie carowie Bułgarii prowadzili swe wojska na wojenne wyprawy. W 1205 roku car Kałojan podążył ze swą armią do Tracji. O interwencje prosili go mieszkańcy tej bizantyjskiej dzielnicy zagrożeni przez wojska łacińskich krzyżowców, którzy rok wcześniej zdobyli sam Konstantynopol i ustanowili w nim Cesarstwo Łacińskie. Kałojan oddziały łacinników rozgromił pod Adrianopolem biorąc do niewoli pierwszego łacińskiego cesarza Baldwina z Flandrii. Jeszcze większe sukcesy ćwierć wieku później osiągnął car Jan Asen II. Pod Kłokotnicą w 1230 roku rozbił wojska despoty epirskiego Teodora, dla odmiany przedstawiciela dynastii bizantyjskiej, wziął go do niewoli, a do swego państwa przyłączył liczne ziemie w Tracji, Macedonii i Albanii.
Całą ziemię od Odrinu [Adrianopola] do Draczu [Dyrrachion] przejąłem – grecką, albańską i serbską. Frankowie trzymali tylko miasta wokół Carogrodu… (Inskrypcja z Kościoła Św. Czterdziestu Męczenników)


