A cidade foi fundada no século VI a.C. numa área onde há vestígios de povoamento que remontam ao 3.º milénio a.C.. O oásis de Bucara atraiu o interesse dos estados vizinhos muito cedo. O mais tardar no século VI a.C., durante o reinado de Dario, o Grande, já tinha sido conquistado pelos persas aqueménidas. Em 329 a.C., após a conquista da Pérsia por Alexandre, o território de Soguediana, do qual fazia parte Bucara, tornou-se uma possessão grega até ao século II a.C. Entre o fim do século I a.C. e meados do século IV d.C., a cidade fez parte do Império Cuchana; foi no início desta época que se começou a estabelecer o comércio com os países a ocidente e a oriente. No século V Bucara foi integrada no Império Heftalita.[1]

Em 710 a cidade foi ocupada pelas tropas árabe-islâmicas durante o Califado Omíada: o general Cutaiba ibne Muslim, governador da província omíada de Coração, estabeleceu a sua autoridade sobre o príncipe local.[2] Aparentemente, o herdeiro do trono de Bucara, Tuguechada, converteu-se rapidamente ao islão e reinou entre 710 e 739. Nesse período a cidade tornou-se um importante centro de cultura e fazia parte da província de Coração, cuja capital era Merv. Bucara ocupava então cerca de 30 a 35 hectares e tinha uma muralha com sete portas; as ruas estavam orientadas segundo os pontos cardeais e estavam organizadas como um tabuleiro de xadrez.[1]

No final do século IX[1] ou em 903[3] a cidade tornou-se a capital da dinastia persa dos samânidas e o seu aspeto modificou-se. A muralha passou a ter onze portas, o rabad (arrabalde) expandiu-se em volta da parte muralhada (chakhristan) e a população aumenta significativamente, com as profissões a determinarem o local de residência. Foram construídos numerosas mesquitas e mausoléus, entre eles o de Ismail Samani. A capital samânida foi um polo intelectual e religioso de primeira importância no mundo islâmico,[4] onde residiram numerosos eruditos, poetas e escritores, como Avicena (Abu Ali ibne Sina; 980–1037), Rudaqui (ca. 859–940 ou 941) e Albiruni (973–1048).[1]

 Moeda de ouro de 20 estáteres do Reino Greco-Báctrio com a efígie do rei Eucrátides I (ca 171–145 a.C.), a maior moeda de ouro conhecida da Antiguidade, encontrada em Bucara; atualmente no Cabinet des Médailles, Paris

Em 999 Bucara foi invadida pelos turcomanos caracânidas. Durante o domínio caracânida foram construídos vários monumentos que ainda existem atualmente, como o Minarete Kalyan (ou de Arslan-Khana), as mesquitas Magok-i Attari e Namazgah e o mausoléu Chashma Ayub.[1] Entre 1102 e 1238, a cidade foi governada pela família de cádis dos Ali-Burã.[carece de fontes?] Sendo um entreposto comercial importante, na Idade Média a cidade teve uma comunidade de mercadores indianos da cidade de Multan (atualmente no Panjabe paquistanês).[5]

Em 1220, foi tomada por Gêngis Cã após um cerco de 15 dias[6][7] e em 1370 foi integrada no Império Timúrida. Há registo, embora sem detalhes, dum encontro ocorrido na cidade entre o monarca timúrida Ulugue Begue e uma embaixada do Tibete no inverno de 1420-1421. Bucara foi perdendo importância a favor de Samarcanda, a capital timúrida, mas voltou a prosperar e a ganhar protagonismo após ter sido tomada pelos xaibânidas em 1506 e, principalmente, quando Abedalá Cã II a tornou capital do Canato de Bucara, na segunda metade do século XVI.[1] Este estado, do qual também fez parte Samarcanda, foi um dos três canatos usbeques formados na sequência do colapso do Canato de Chagatai; os outros dois foram o de Cocande e o de Quiva.

Em 1599 subiu ao poder no Canato de Bucara uma nova dinastia, de ascendência astracânida, que rapidamente foi abalada em querelas internas marcou o início do declínio do canato. Em 1740 o canato foi invadido pelo rei persa Nader Xá, que nomeou como governador Maomé Raquim Cã. Este proclamou-se emir e fundou a dinastia mânguida e o Emirado de Bucara.[1]

 “Bazar em Bucara”, uma pintura do russo Vasily Verechagine datada da década de 1870, atualmente no Museu Nacional de Varsóvia

Apesar de ter perdido grande parte do seu território para o Império Russo em 1868 e se ter tornado um protetorado russo em 1873, o emirado manteve a cidade até 1920, quando foi cercada pelo Exército Vermelho, durante a Guerra Civil Russa. As tropas soviéticas comandadas pelo general bolchevique Mikhail Frunze atacaram Bucara em 31 de agosto o emir Maomé Alim Cã fugiu para Duchambé, na parte oriental do emirado e atualmente no Tajiquistão; mais tarde fugiu para Cabul, no Afeganistão. A 2 de setembro, depois de quatro dias de combates, a cidadela do emir (a Ark) foi destruída e a bandeira vermelha foi desfraldada no cimo do minarete da Mesquita Kalyan. A 14 de setembro, foi formado o Comité Revolucionário de Bucara, chefiado por A. Mukhitdinov. À frente do Conselho dos Nazires do Povo (governo) ficou Fayzulla Khodzhayev.

A República Popular Soviética de Bucara existiu entre 1920 e 1925, ano em que a cidade foi integrada na República Socialista Soviética Usbeque. Fitzroy Maclean, na altura um jovem diplomata na embaixada britânica em Moscovo, fez uma visita subreptícia a Bucara em 1938, onde passeou e dormiu em jardins públicos. Nas suas memórias “Eastern Approaches” descreveu-a como uma "cidade encantada com edifícios que rivalizavam com a melhor arquitetura da Renascença italiana". Na segunda metade do século XX, a guerra no Afeganistão e a guerra civil do Tajiquistão provocou uma vaga de refugiados de falantes de dari e tajique em Bucara e Samarcanda. A integração desses refugiados na população tajique local contribuiu para a criação dum movimento para anexação dessas cidades pelo Tajiquistão, país com o qual as cidades não fazem fronteira.[8]