Su construcción fue iniciada por los chané, un pueblo preincaico de origen arawak (arahuacos), y funcionó como un "calendario, observatorio cósmico y astronómico". Los distintos grabados, sistemas de drenaje, canales de agua y cuencas tenían sus propias funciones. Se utilizaba el agua como elemento natural para reflejar el cielo, siendo las observaciones de las fases lunares, el control del tiempo o los cambios de estaciones su objetivo, también está asociada con el proceso biológico de las mujeres, todo esto es vinculado a la creencia chané que está basado en la deidad lunar; fue construido aproximadamente por el año 900.[1]​[2]​[3]​

Los chanés tuvieron sus primeros contactos con los incas aproximadamente el año 1410. El incario envió emisarios hacia el oriente para conversar con el cacique de los chanés, Grigotá, para que este los deje buscar recursos, siendo su objetivo el "cerro Saipurú". A los incas se les permitió el acceso, se dirigieron a la zona de las localidades actuales de Comarapa y Pojo donde se edificaron Incallajta y Saipina. Recorrieron Vallegrande para llegar a Pucará, posteriormente bajaron hacia el río Grande, al norte de la "serranía de Incahuasi", y llegaron a Saipurú para explorar el cerro homónimo. Mientras unos explotaban el cerro otros exploraron aproximadamente en el año 1430, donde los incas se adentraron cerca del cerro San Miguel y posteriormente a los aproximados del río Paraguay, lugar donde se encontraron con los guaraníes (chiriguanos), quienes exterminaron a los incas. Los guaraníes tomaron la piedra tallada de Samaipata y asesinaron al cacique Grigotá, así como también esclavizaron las ñustas incas que no lograron escapar. Los incas negociaron con los guaraníes para que se entreguen a las ñustas a cambio de abandonar el territorio de la cordillera oriental. Los incas retrocedieron hacia las cordilleras del centro de Cochabamba, los chiriguanos acapararon la zona y esclaviron a los chanés. Hubo una escaramuza por parte de los incas, quienes en la zona de Comarapa, los incas toman de prisioneros a algunos guaraníes para llevarlos al incario, aunque estos murieron por el frío.

Los incas en su corta estadía en Samaipata, lograron edificar ciertas murallas de una plaza, que datan de finales del siglo XV y principios del XVI, cuando el. Cuando los guaraníes ocuparon el área de Samaipata no edificaron nada, más que dejar rastros de su presencia con artefactos nativos y cerámica. Los guaraníes dominaron la región hasta el período de la época hispánica en Sudamérica.

 

El sitio de Samaipata fue ocupado como un área ritual y residencial alrededor de 300 CE por el Chané del período Mojocoyas (200 a 800 CE). Comenzaron a dar forma a la gran roca que es el centro ceremonial de la ruina de Samaipata. Según un cronista español del siglo XVII, Diego Felipe de Alcaya, los incas, probablemente al final del reinado de Tupac Yupanqui (gobernado entre 1471 y 1493), comenzaron a adentrarse al área de Samaipata. Un pariente de Guacaná llamado Yupanqui dirigió un ejército inca al área y con elaborados regalos persuadió al líder o cacique local, cuyo título era Grigota, y sus 50,000 sujetos incursionaron la zona. Guacané se estableció en Samaipata o Sabay Pata que está a una altura de 1.900 metros (6.200 pies). Samaipata significa "Descansa en las alturas" en el idioma quechua hablado por los incas.[4]​ Samaipata era un centro inicial de la estadía inca, para que estos exploren los alrededores. En Samaipata los incas para establecerse edificaron murallas para usos personales. Uno se ha localizado a unos 50 kilómetros (31 millas) al este llamado La Fortaleza. Las ruinas se encuentran en la cima de una montaña con vistas a las tierras bajas alrededor de la actual ciudad de Santa Cruz.[5]​ Otros vestigios, de ubicación desconocida, llamada Guanacopampa, protegió una mina en Saipurú o Caypurum, de ubicación también desconocida.[6]​ Según el relato de Alcaya, Guacané y Grigotá fueron asesinados tras la ocupación guaraní (chiriguanos). Los chiriguanos avanzaban desde las tierras bajas hasta las zonas subandinas. Los contraataques de los incas no logró desposeer a los guaraníes que se quedaron para establecerse en Samaipata y sus alrededores. Un edificio destruido por el fuego en Samaipata da crédito a esta historia. La fecha de la guerra fue en la década de 1430.

Los colonizadores españoles usaron Samaipata como campamento base por el año 1600, mientras los chiriguanos seguían amenazando. Una casa española se encuentra entre las ruinas.[7]​ En 1630 los españoles dejaron su presencia en busca de fortuna, debido a que la piedra tallada de Samaipata era un monumento antiguo, pensaban que había minerales preciosos, por lo que hicieron ciertas edificaciones de arquitectura típica andaluza árabe y perforaciones. Hasta la actualidad no se sabe si lograron encontrar dichos minerales.[8]​

Ya en el siglo XX, después de la Independencia de Bolivia, se reconocía la importancia de la piedra tallada de Samaipata.[9]​

Veinte años después de haber sido considerado Patrimonio de la Humanidad por la Unesco, los investigadores del Proyecto de Investigaciones Arqueológicas de Samaipata (PIAS) realizaron publicaciones sobre el yacimiento. Algunos de los artículos abordan temas históricos, problemáticas de conservación, y puntos polémicos de la metodología interdisciplinaria. Esas publicaciones hicieron una alusión a Samaipata como punto de control incaico vinculado con unas ricas minas de plata en la zona aledaña. Según autores tanto Samaipata como las minas fueron atacados y saqueados por los belicosos en la víspera de la conquista española. Uno de los trabajos realizados fue escrito por Albert Meyers, director del PIAS titulado “Los trabajos arqueológicos en el fuerte de Samaipata 1992-1996", en el que explica de forma amplia y detallada datos sobre las excavaciones realizadas en el proyecto y sus conclusiones. El autor habla de la forma de organización del centro de investigación PIAS y sus correspondientes objetivos. El primero de los objetivos fue elaborar un plano de la roca tallada y los conjuntos arquitectónicos. El segundo aclarar cuál fue la función del sitio para poder establecer las pautas correspondientes a su cronología. En tercer lugar descripción de las excavaciones junto con los hallazgos en los puntos colindantes con la roca tallada desde los lados correspondientes al sur y al este. Sumando los resultados de las excavaciones se obtenía la conclusión de que habían fases de la presencia Inca en el fuerte de Samaipata precedidas por varias ocupaciones anteriores. Entre las evidencias de la ocupación preincaica, algunas apuntan hacia los grupos de origen amazónico.[10]​

El Centro de Investigación Arqueológica y Antropológica de Samaipata posee una colección que incluye cuencos, recipientes de diversos tipos y platos. Estos han sido decorados con figuras antropomórficas que se remontan a culturas anteriores a la época hispánica. Algunos de estos objetos son de alrededor del 200 a. C. El centro proporciona información sobre esta estructura preincaica. La ruina también tiene un sistema de drenaje muy complejo, con varios canales de agua y cuencas. Además, hay varias esculturas hechas de piezas de piedra individuales.[11]​