La primera referència escrita del nom de Cantàbria es remunta a l'any 195 aC, en què l'historiador Cató el Vell en parla en el llibre Orígens del naixement del riu Ebre al país dels càntabres. A partir de llavors, les cites sobre els càntabres i Cantàbria són comunes, ja que els càntabres participaven com a mercenaris en diversos conflictes dins i fora de la península. Sobre l'origen de l'idioma o idiomes dels càntabres s'han mantingut diverses teories, segon es considerés preindoeuropeu o indoeuropeu d'arrel celta. Hi ha constància que van participar en la guerra dels cartaginesos contra Roma durant la Segona Guerra púnica per les referències de Sili Itàlic (llibre III) i Horaci (llibre IV, oda XIV). Posteriorment, la majoria de les referències es donen a partir de l'inici de les guerres càntabres contra Roma l'any 29 aC. Es conserven a l'entorn de 150 referències d'aquest poble la fama del qual fou reconeguda per grecs i llatins. El seu territori s'estenia més enllà dels límits actuals de la comunitat autònoma: limitava al nord amb la mar Cantàbrica, nom amb què la van batejar els romans; a l'oest amb els cims occidentals de la vall del riu Sella, de l'actual principat d'Astúries; al sud s'estenia fins a l'actual província de Burgos i a l'est fins al riu Agüera.

Després de la caiguda de l'Imperi romà, Cantàbria recuperà la seva independència i la va mantenir davant els atacs del Regne visigot. El rei Leovigild atacà Cantàbria el 574 i va conquerir Amaya i el sud del país, i hi formà una província visigoda amb el nom de Ducat de Cantàbria, que servia com a zona fronterera per controlar els càntabres i alhora els seus veïns els vascons. Al nord de la serralada, els càntabres van conservar la independència i forma de vida fins a la invasió àrab. El 714 els musulmans van envair les valls de l'Ebre i van conquerir Amaya, la capital càntabra, i obligaren els càntabres a formar fronteres bèl·liques per organitzar-ne la defensa.

En les primeres cròniques de la conquesta cristiana, Cantàbria encara era definida com a regió, i s'hi utilitzava el títol de duc de Cantàbria. A partir de llavors, les fonts documentals rarament feien ús del nom de Cantàbria, ja que prevalia el nom d'"Astúries" amb les comarques conegudes com a Astúries de Santillana, Astúries de Trasmiera i Astúries de Laredo. Amb el nucli de la Germandat de les Quatre Viles –Santander, Laredo, Castro Urdiales i San Vicente de la Barquera– es va formar la Germandat dels Maresmes, unint tots els ports importants situats a l'est d'Astúries. Les Quatre Viles van participar activament amb soldats i vaixells en la conquesta d'Andalusia: repoblaren Cadis i El Puerto de Santa María amb famílies provinents dels ports de la mar Cantàbrica. També van participar naus de les Quatre Viles en la presa de Sevilla, en trencar el pont de vaixells que unia Triana i Sevilla, un fet que es representa amb una nau i la Torre del Oro de Sevilla als escuts de Santander i Cantàbria. Amb el regnat dels reis Catòlics va desaparèixer la Germandat dels Maresmes, reemplaçada pel Corregiment de les Quatre Viles.

 Làbar cantabre, símbol de Cantàbria. Recreació moderna d'estendard romà basat en l'Estela de Barros Límits del Ducat de Cantàbria

A partir del segle xvi començà a ser utilitzat a nivell popular i literari el nom de La Muntanya per a designar l'antiga Cantàbria en contraposició a Castella, que es coneixia amb el nom de L'Altiplà. Aquesta distinció encara existeix i és l'origen del gentilici "muntanyenc" (montañés en castellà) com a sinònim de "càntabre". Aleshores, també sorgí un nou interès pels estudis relatius a Cantàbria i els càntabres.

El grau d'autonomia que gaudien les petites entitats en què estava dividit el territori càntabre, conjuminat amb la pobresa de recursos, fou una raó de debilitat davant el centralisme borbònic. Cada vegada era més difícil plantar cara a les dificultats i els problemes de cadascuna de les entitats individualment. Tot això accelerà els contactes entre les viles, les valls i les jurisdiccions, polaritzades en les Juntes de la Província de Nueve Valles, conduïdes pels diputats electes pels òrgans tradicionals d'autogovern. Dos fets van contribuir a la culminació del procés d'integració: l'interès col·lectiu per evitar contribuir a la construcció del pont de Miranda de Ebro, imposat per l'intendent de Burgos el 1775, any en què Cantàbria havia patit dues inundacions severes; i d'altra banda la necessitat de mancomunar-se per protegir-se de la gran quantitat de bandits que actuaven a Cantàbria i la inoperància de la justícia per l'escassetat de recursos. Després de la convocatòria enviada pel diputat general de Nou Valls a la junta que se celebraria a Puente San Miguel el 21 de març del 1777, les jurisdiccions afectades per les dificultats hi van enviar diputats perquè afegissin els seus territoris a la província. El 1778, després d'unes gestions necessàries, se n'assolí la unitat administrativa i jurisdiccional, i el 28 de juliol del 1778 va constituir-se la Província de Cantàbria, que a més de les Nou Valls incloïa la Vila de Santillana del Mar, Lugar de Viérnoles, Vila de Cartes i la seva jurisdicció, Vall de Buelna, Vall de Cieza, Vall d'Iguña, que incloïa les viles de San Vicente i Los Llares, Vila de Pujayo, Vila de Pie de Concha i Bárcena, Vall d'Anievas i Vall de Toranzo. La creació de la província va ser ratificada pel rei Carles III el 22 de novembre del 1779.

Es van establir, a més, facilitats per a la integració futura d'altres jurisdiccions, amb igualtat de drets i deures. Així s'hi van afegir l'abadia de Santilla, les valls de Tudanca, Polaciones, Herrerías, Castañeda, la Vila de Torrelavega i la seva jurisdicció, Vall de San Vicente, Vall de Carriedo, Tresviso i les viles de La Vega, San Roque i San Pedro, així com la ciutat de Santander i la seva abadia. Per la competència de la ciutat de Laredo, l'ajuntament de Santander, que havia començat la titulació de Cantàbria per a la província creada al començament del segle xix, imposà la denominació de Santander perquè no hi hagués dubte de quina n'era la capital. El 1821, data en què la diputació provincial presentà a les corts constitucionals el projecte definitiu sobre els límits de la província i els partits judicials, proposà la denominació de Cantàbria, i l'ajuntament de Santander s'hi va oposar i s'hi imposà el nom de Santander.

L'auge de l'interès sobre el caràcter històric i ancestral de Cantàbria que havia començat des del segle xviii va continuar durant el segle xx, amb un caràcter polític. El Partit Federal de Cantàbria elaborà un Estatut d'Autonomia per a un Estat Federal Càntabre-Castellà el 1936 que mai no va ser aprovat a causa de l'esclat de la Guerra civil espanyola. Com a conseqüència de la guerra i la marginació de qualsevol tendència regionalista o nacionalista, s'oficialitzà l'ús del nom de Santander, encara que el nom de Cantàbria va ser utilitzar per a les federacions esportives.

El 30 de desembre, 1981 va concloure el procés iniciat des de 1979 per l'ajuntament de Cabezón de la Sal, sota la presidència d'Ambrosio Calzada Hernández. Aquest municipi obrí el procés previst en l'article 143 de la constitució espanyola que va dur a l'autonomia de Cantàbria per mitjà del precepte constitucional d'autovern a les "províncies amb entitat regional històrica". Amb l'aprovació de l'Estatut d'Autonomia el 1981 i la signatura del rei, Cantàbria accedí a la seva autonomia i va quedar desenllaçada de Castella i del règim preautonòmic de Castella i Lleó, al qual havia estat afegit. El 1982 es va recuperar el nom de Cantàbria per a la província i la comunitat autònoma.