Elle est fondée par les Espagnols en 1543, sous le nom de Santiago de los Caballeros de Guatemala, dans le but de devenir la troisième capitale du Royaume de Guatemala. Le conquistador Bernal Díaz del Castillo, ancien compagnon de Hernán Cortés, en est longtemps le gouverneur. Elle est reconnue, en se développant durant le Siècle d'or, comme la troisième plus belle ville des Indes espagnoles. Elle accueille un temps la troisième université du continent, la Universidad de San Carlos de Borromeo, fondée en 1676, dont les locaux accueillent aujourd'hui un musée et une salle pour concert classique.

Comme pour beaucoup de villes coloniales d'Amérique latine, le plan de la ville est hippodamien, constitué de rues qui se croisent à angle droit autour d'une place principale.

À de nombreuses reprises la ville est victime de séismes. C'est par cette violence de la nature, dévastant la cité espagnole d'Antigua et l'ensevelissant sous les ruines d'un tremblement de terre, que la cité perd son statut : après le séisme de 1773, le gouvernement espagnol décide de déplacer la capitale dans un autre lieu. Elle conserve ainsi depuis son aspect de l'époque. En 1976, un nouveau séisme détruit aussi plusieurs églises.