Glede na arheološke raziskave je na območju grajskega kompleksa človekova prisotnost neprekinjena od leta 1200 pr. n. št., ko so bile postavljene prve naselbine in kasneje utrdbe. Grad je prvič pisno omenjen v času med letoma 1112 in 1125, ko je Rudolf iz Tarcenta podaril oglejskemu kapitlju manjšo posest pri Ljubljanskem gradu. Leta 1144 se grad omenja kot sedež koroških vojvod Spanheimov.
Svojo prvotno obliko je grad zamenjal v 15. stoletju, ko je doživel povečavo (sklenjeno obzidje z ogelnimi stolpi in dvema vhodnima stolpoma, preko katerih so vodila dvižna vrata ter grajska kapela). V 16. in 17. stoletju so postopno nastali ostali objekti, ki mejijo na grajsko dvorišče in tvorijo sedanjo celoto grajskega poslopja. Zaradi upadanja upravnega pomena (na njem niso bivali vladarji oz. deželni upravniki z mnogimi pooblastili), pa tudi zaradi izgube strateškega pomena gradu z obzidjem, je vzdrževanje gradu postalo finančno breme, zato je počasi začel propadati.
V začetku 19. stoletja so oblasti v gradu uredile kaznilnico in delno vojaško utrdbo in s tem zmanjšale priljubljenost zgradbe med prebivalci mesta. Mestna občina Ljubljana je leta 1905 odkupila grad in na njem naselila prebivalce, ki so ostali prebivalci gradu do srede šestdesetih let 20. stoletja, ko so se pričele priprave na obnovo. Ob koncu 60. let 20. stoletja se je začelo več kot 35-letno obdobje obnavljanja gradu. V 90. letih 20. stoletja je grad zaživel predvsem v sklopu poročnih svečanosti, ki so jih mestne oblasti začele prirejati v prvi obnovljeni grajski stavbi (poleg stolpa in kasneje kapele), po letu 2000 pa je Ljubljanski grad postal prizorišče mnogih kulturnih prireditev in razstav.
Na grajskem griču, v neposredni bližini gradu, je od srede 70. let tudi spomenik puntarjem, upornim tlačanom, novozgrajena cesta na Grad pa je dobila ime Cesta slovenskih kmečkih uporov, oboje skladno s takrat vladajočo ideologijo zgodovine razrednih bojev.
Upravljanje Ljubljanskega gradu je 1. 4. 2011 prevzel novoustanovljeni Javni zavod Ljubljanski grad.