스타리 모스트는 1557년에 오스만 제국의 술탄이었던 쉴레이만 1세가 나무로 만든 불안정한 현수교를 대신할 새 다리를 건립하라는 명령에 따라 건설되었으며 건설 과정은 9년 동안에 걸쳐 진행되었다. 다리에 있는 비문에는 이슬람력 974년에 건립되었다는 기록이 남아 있는데 서력기원으로는 1566년 7월 19일부터 1567년 7월 7일 사이에 건립된 것으로 추정된다.

오스만 제국의 건축가인 미마르 시난의 문하생이었던 미마르 하이루딘(Mimar Hayruddin)이 스타리 모스트의 건립을 맡았다고 하지만 다리 건축 과정에 대해 알려진 것은 부족한 편이다. 현존하는 문헌을 통해 남아있는 것은 회고록이나 전설, 다리의 건축을 맡았던 인물의 이름 뿐이다. 전설에 따르면 하이루딘은 전례가 없는 다리를 만들면 사형당하기 때문에 다리가 완성되어 발판을 철거하는 날에는 자신의 장례식을 준비하고 있었다고 한다.

스타리 모스트는 건립 당시에 길이가 28m, 높이가 20m에 달했을 정도로 경이로운 건축물로 여겨졌다. 특히 17세기 오스만 제국의 탐험가인 에블리야 첼레비(Evliya Çelebi)는 자신의 기행문에서 "다리는 하나의 절벽에서 다른 절벽으로 뻗어나와 있고 아치는 하늘로 치솟은 무지개를 닮았다. 가난하고 비참한 알라의 노예인 나는 16개 나라를 거쳐갔지만 이렇게 높은 다리는 본 적이 없다. 그것은 하늘만큼 높은 바위에서 바위로 던져졌다."라고 평가했다.

스타리 모스트는 보스니아 전쟁이 진행 중이던 1993년 11월 9일에 크로아티아계 무장 조직인 크로아티아 방위 평의회 포병대의 공격을 받고 파괴되었다. 보스니아 전쟁이 종식된 이후에 유네스코, 세계은행은 스타리 모스트와 모스타르 구 시가지 재건을 위한 감독 위원회를 결성했다. 보스니아 헤르체고비나, 크로아티아, 터키, 이탈리아, 네덜란드 정부, 유럽 평의회 산하 유럽 개발 은행은 재건 과정에 필요한 자금을 조달했다.

1998년 10월에는 유네스코가 스타리 모스트 재건을 위한 국제 전문가 감독 위원회를 결성했다. 유네스코는 스타리 모스트를 오스만 제국 시대에 사용된 건축 자재, 건축 기술을 이용해서 원래 모습과 똑같이 재건하기로 결정했다. 터키의 기업인 에르-부(Er-Bu)가 다리 재건에 필요한 건축 자재, 건축 기술을 도입했으며 2001년 6월 7일부터 다리 재건 공사가 시작되었다. 2004년 7월 23일에는 재건된 다리가 개통되었으며 재건 과정에 1,550만 미국 달러가 투입되었다.