L'Almodí es construí sobre una part de l'antic alcàsser islàmic, i al costat d'un dels accessos romans a la ciutat, segurament en els anys immediatament posteriors a la reconquesta, amb la finalitat d'emmagatzemar i vendre el blat. No degué ser l'únic edifici destinat a aquesta funció, ja que se'n coneix un d'època islàmica proper a la mesquita, a més, va compartir la funció de magatzem de gra amb les drassanes del port.[1][2]

Originalment tindria una mida més reduïda i es va anar ampliant durant els segles xv i xvi fins a adquirir l'aspecte actual, sobretot en el segle xv. Durant aquesta etapa l'edifici era de propietat reial, l'Almodí del Senyor Rei, per això en la seua construcció van participar els mestres més importants de l'època. El porxo es construí durant la primera meitat del segle xvi, imitant l'esquema d'una serliana, però amb un llenguatge gòtic. El primer edifici hauria tingut un pati central a cel obert, similar a l'esquema de l'Almodí de Xàtiva, fins al segle xvii, quan s'incorporà la coberta, donant-li així la planta de tipus basilical que ara té.

A finals del segle xv, l'Almodí passà a dependre del Consell Municipal de la ciutat, encarregat a partir d'aleshores del subministrament de blat, amb una reglamentació rígida, amb funcionaris públics encarregats d'organitzar aquest abastiment i comerç.

Cap al 1571 es va col·locar un nou paviment amb l'escut de la ciutat, i anaren produint-se reformes que alterarien el seu aspecte original. A partir de 1609 i durant el segle xvii fou quan es pintaren les pintures murals al temple que ocupen tres murs de l'interior. Tenen una temàtica relacionada amb l'entrada de blat, els patrons dels gremis presents en el funcionament de l'Almodí i altres aspectes socials i religiosos de l'època.

Durant el segle xix s'eliminà el porxo que donava al carrer de l'Almodí i el que donava a la plaça de Sant Lluís Bertran es va cegar, també es feren reformes a les cobertes de fusta (s'eliminà el ràfec original) i s'obriren noves finestres amb reixes. El 1908, dos anys després de deixar de donar servei com a magatzem de blat, l'Almodí es convertí en la seu del Museu Paleontològic, fins a 1991. El 1969 es va declarar Monument Nacional.[3]

L'any 1993 comença la seua restauració a càrrec dels arquitectes Juan Añón, José Mª Herrera i Rafael Martinez, acabant-se el 1996. L'actuació principal d'aquesta restauració va treure a la llum el porxo de tres arcs que recau a la plaça de Sant Lluís Bertran. La restauració va obtenir una menció als Premis COACV 1996 i el Premi Europa Nostra de 1998.

Des de 1996 funciona com a sala d'exposicions, continuant així amb la línia de permanent utilitat civil que li ha caracteritzat al llarg de la seua història. Durant este període han exposat en l'Almodí artistes com Miquel Navarro, Eduardo Chillida, Yoko Ono, Nassio Bayarri, Esteve Edo, Ripollés, Silvestre de Edeta, Arnaldo Pomodoro, Vangelis, Ricardo Boix, Salvador Dalí, Pablo Palazuelo, Ciriaco o Marino Marini. També s'han mostrat exposicions de caràcter etnogràfic sobre pobles, com l'Egipte mil·lenari, Bhutan, Tuaregs (nòmades del desert), Àfrica o Mongòlia, sent la majoria d'estes finançades i organitzades per l'Obra Social de La Caixa. Així mateix, s'han dut a terme també exposicions sobre història, com ara Jaume I, El Toisó d'Or o la Gran riuada de València (en ocasió del cinquantenari).