Katmandudalen kan ha varit bebodd så tidigt som 900 f.Kr., men de äldsta nu kända objekten från området är daterade till några hundra år f.Kr. Kiraterna är de första dokumenterade härskarna av Katmandudalen. Licchavidynastin var de nästa härskarna, vars styre inleddes runt 500-talet. Under dynastins andra kung etablerades handelslinjer med Tibet. Staden grundades under 800-talet av Gunakamadeva, en nepalesisk kung.[1]

Malladynastin har spelat en stor roll i landets historia. De styrde Katmandu mellan 1200-talet och år 1769 då Shahdynastin erövrade staden och slog samman den med de två andra stadsstaterna i Katmandudalen, Patan strax söder om Bagmatifloden, och Bhaktapur 12 kilometer sydöst om Katmandu. Staden var i flera århundraden isolerad från omvärlden och öppnades inte för utländskt bistånd och immigration förrän på 1950-talet. Under 1960-talet blev staden ett populärt resmål, mycket på grund av dess buddhistiska och muslimska byggnader.[1] I staden finns ett antal byggnader som står med på Världsarvslistan.[2]

Staden ligger i ett svårt drabbat jordbävningsområde och har flera gånger blivit i det närmaste jämnad med marken. Man räknar med att större jordbävningar inträffar i området ungefär vart 75 år. Det senaste stora skalvet inträffade den 25 april 2015 i Gorkhadistriktet cirka 80 kilometer från Katmandu. Magnituden beräknades vara 7,8 på richterskalan. Detta var det kraftigaste skalvet i området på 80 år, sedan jordbävningen i Nepal–Bihar 1934. Vid skalvet 2015 skadades många byggnader i Katmandu allvarligt, däribland även de historiska byggnaderna vid Durbartorget, och en del byggnader, som Kasthamandaptemplet, förstördes helt.