C'est en 1038 qu'apparaît la première mention de Versailles, dans une carte de l’abbaye Saint-Père de Chartres. Hugo de Versaillis est l’un des signataires. Au Xe siècle, des moines défrichent le terrain et fondent l’église prieuré de Saint-Julien.

En 1429, deux seigneurs, Guy et Pierre de Versailles, sont mêlés à la vie de Jeanne d’Arc. Pierre était à Bourges, quand on examina la Pucelle; quant à Guy, chanoine de Tours, il participa au procès de Jeanne d’Arc. À la fin de la guerre de Cent Ans, le petit bourg se présentait dans un triste état: ses maisons pillées et dévastées sont abandonnées, et le château est en ruine. C’est la famille de Soisy qui relève les bâtiments détruits, composés d’un corps de logis principal et d’une aile en retour, précédés d’un portail encadré de deux tourelles.

Le nom d’un petit bourg, Versaille-aux-bourg-de-Galie, apparaît dans un texte daté de 1472. Les seigneurs de Versailles relevaient directement du Roi. Leur modeste château dominant l’église et le village se dressait sur la pente méridionale de la butte sur laquelle sera construit le futur château.

En 1475, Gilles de Versailles, seigneur de Versailles, cède ses droits sur Trianon à l’abbé de Saint-Germain. L’acte de vente est la première mention de ce nom. Trianon était un village acheté puis détruit par Louis XI dans le but de construire sur ces nouvelles terres du domaine royal une maison à collationner. Cherchant à fuir en famille le protocole trop pesant de Paris, le roi était à Trianon plus proche des siens. Premier caprice royal de Versailles, Trianon, comme plus tard Marly, demeure un lieu de détente, loin de l’étiquette et des fatigues du pouvoir.

En 1561, le domaine est vendu à Martial de Loménie, secrétaire des finances de Charles IX, qui l’agrandit pour atteindre 150 hectares.

En 1572: le 24 août, Loménie est assassiné la nuit de la Saint-Barthélemy. L’Estoile rapporte dans ses Mémoires que la reine Catherine de Médicis « fit étrangler, dans l’intérêt du comte de Retz, pour lui faire avoir le château de Versailles, le secrétaire d’État Loménie, qui en était possesseur. » Ce crime n’est peut-être pas authentique, mais il n’est pas invraisemblable.

L'année suivante, Albert de Gondi (baron de Marly), comte de Retz, un des Florentins qui accompagnent Catherine de Médicis en France, devient propriétaire du château et de la seigneurie de Versailles en rachetant le domaine pour 35 000 livres.

En 1589, un mois avant qu’il ne devienne roi de France, le roi de Navarre séjourne à Versailles. Revenant de Blois, il s’y arrête du 7 au 9 juillet et est reçu par Albert de Gondi ; il y retourne en 1604 et 1609. Entre temps, en 1607, le dauphin, qui deviendra Louis XIII, fait sa première chasse à Versailles.

En 1616, Albert de Gondi cède la seigneurie à son fils Jean-François de Gondi.

Installée dans l'aile du Midi, à la place des appartements des princes, la galerie des batailles a été conçue personnellement par Louis-Philippe. Elle surprend par ses vastes dimensions (120 mètres de long sur 13 mètres de large). Elle est ornée de trente-deux tableaux de grandes dimensions célébrant les actions militaires glorieuses de l'histoire de France depuis la bataille de Tolbiac en 496 jusqu'à celle de Wagram en 1809. Le peintre le plus sollicité a été Horace Vernet.

Le musée de l'histoire de France du château de Versailles, dédié « à toutes les Gloires de la France », est inauguré officiellement par Louis-Philippe le 10 juin 1837, dans le cadre des festivités qui marquent le mariage du prince royal avec la princesse Hélène de Mecklembourg. Il comprend notamment la Salle des Croisades dont les frises portent les armes et les noms des chevaliers croisés ouverte au public en 1843.

Le musée rencontre un très grand succès. « Ce que le roi Louis-Philippe a fait à Versailles est bien, commente Victor Hugo. Avoir accompli cette œuvre, c'est avoir été grand comme roi et impartial comme philosophe ; c'est avoir fait un monument national d'un monument monarchique ; c'est avoir mis une idée immense dans un immense édifice ; c'est avoir installé le présent dans le passé, 1789 vis-à-vis de 1688, l'empereur chez le roi, Napoléon chez Louis XIV ; en un mot, c'est avoir donné à ce livre magnifique qu'on appelle l'histoire de France cette magnifique reliure qu'on appelle Versailles. »

L'impératrice Eugénie, qui vouait un culte à Marie Antoinette, fut à l'origine d'un regain d'intérêt pour le château de Versailles. C'est sous son influence que lors de l'Exposition universelle de 1867, des meubles prestigieux furent réintégrés dans le Patrimoine du château. Ainsi, le grand serre-bijoux de Schwerdfeger ou le bureau de Roentgen.

28 juin 1919, signature du traité de Versailles : Lloyd George, George Clemenceau, et Woodrow Wilson, sont réunis dans la galerie des glaces aux côtés des représentant Allemands afin de ratifier un traité prévoyants plusieurs points, les 14 points de Wilson, dont la démilitarisation de la Rhénanie et la reprise française de l'Alsace-Lorraine.

Par le décret n°95-463 du 27 avril 1995, le gouvernement a procédé à la création de l'Établissement public du musée et du domaine national de Versailles. Il y a donc d'un côté le musée national du château de Versailles et d'autre part le Domaine national de Versailles. Parfois le musée est intitulé Musée national des châteaux de Versailles et des Trianons.

Depuis 1875, environ 25 000 m² de locaux, situés principalement dans l’aile du Midi (y compris la galerie des Batailles), sont affectés au Parlement, les deux tiers à l’Assemblée nationale et un tiers au Sénat. Cette affectation a été formalisée par une loi du 22 juillet 1879 relative au siège du pouvoir exécutif et des chambres à Paris, puis par l’ordonnance n° 58-1100 du 17 novembre 1958. En mai 2005, une proposition de loi émise par Jean-Louis Debré, président de l’Assemblée nationale, propose la restitution de ces locaux à l’établissement public du musée et du domaine National de Versailles. Cette réaffectation est cohérente avec le programme en cours de rénovation du château dit « projet du Grand Versailles ». Toutefois le Sénat a refusé par amendement la restitution de la salle des séances du Congrès, considérée comme un « lieu de mémoire de l’histoire parlementaire de notre pays ».