מניחים שאוסטרליה הייתה מיושבת לפחות 60 אלף שנה, כאשר אבות האבוריג'ינים היגרו אליה מדרום-מזרח אסיה. האירופים גילו את היבשת בראשית המאה ה-17, עת ביקרו במקום מספר משלחות מחקר הולנדיות. האנגלי הראשון שהגיע ליבשת הוא ויליאם דמפייר (William Dampier), בשנת 1688. בשנת 1770 הגיע לאוסטרליה ג'יימס קוק (James Cook). קוק תבע חזקה על שני שלישים מהיבשת, למרות הוראות מפורשות של המלך ג'ורג' השלישי, לנהל משא ומתן עם התושבים המקומיים לפני כל פעולה חד-צדדית. דיווחו של קוק, שאוסטרליה לא מיושבת, הביא לייסוד מושבת עונשין במקום, לאחר איבוד המושבות באמריקה (בשנת 1783).

משט האסירים הראשון יצא מנמל פורטסמות' באנגליה ב-13 במאי 1787 ב-11 אניות, חלף סביב כף התקווה הטובה והגיע ליבשת אוסטרליה ב-26 בינואר 1788. באותו יום ייסד הקפטן והמושל ארתור פיליפ את המושבה ניו סאות' וולס (New South Wales) בסידני. בהפלגה הראשונה הגיעו לאוסטרליה 739 אסירים, בהם 518 גברים, 185 נשים, 14 אסירים ילדים ו-22 תינוקות שנולדו במהלך ההפלגה.

תאריך הגעת משט האסירים הראשון מבריטניה הוכרז לאחר מכן כחג לאומי - יום אוסטרליה (Australia Day).

המושבה "ארץ ואן דימן" (Van Diemen's Land) (כיום טסמניה) נוסדה בשנת 1803. יתרת השטח, המוכר כיום כמדינת אוסטרליה המערבית סופח בשנת 1829. בעקבות התפשטות היישוב הבריטי הוקמו מושבות חדשות בשטח היבשת: אוסטרליה הדרומית בשנת 1836, שבירתה אדלייד; ויקטוריה ב-1851, שבירתה מלבורן; וקווינסלנד ב-1859, שבירתה בריסביין. מדינת הטריטוריה הצפונית נוסדה בשנת 1863, כחלק מהמושבה של אוסטרליה הדרומית.

בין השנים 1855–1890 הפכו שש המושבות בהדרגה לאוטונומיות, והשלטון המקומי דאג לרוב ענייניהן הפנימיים. הממשל הבריטי שמר לעצמו כמה זכויות, בעיקר במדיניות החוץ, הביטחון והספנות הבינלאומית. למרות הכלכלה האגררית, נשארה אוסטרליה מדינה אורבנית. הקהילות העיקריות נוצרו סביב סידני ומלבורן. בשנת 1880 הייתה מלבורן אחת הערים הגדולות באימפריה הבריטית. המקום זכה גם לכינוי "גן העדן של הפועלים" ו"מעבדה לרפורמות סוציאליות", עם ההצבעה החשאית הראשונה בעולם, ותחת הממשלה הראשונה של המדינה שהורכבה על ידי מפלגת השמאל.

ב-1 בינואר 1901, בתום תהליך שנמשך עשר שנים, התאחדו המושבות למדינה פדרלית אחת כדומיניון של האימפריה הבריטית. על אף שאוסטרליה זכתה בעצמאות, שמר הממשל הבריטי לעצמו כמה תפקידים, עד אשר חוק וסטמינסטר ביטל זאת בשנת 1931.

האבוריג'ינים היו חסרי זכויות פוליטיות עד למשאל עם בשנת 1967, שהכיר בהם כאזרחים שווי זכויות והם קיבלו זכות הצבעה.

אוסטרליה השתתפה בשתי מלחמות העולם תחת הכתר הבריטי. הכוח הצבאי ההתנדבותי של אוסטרליה אוחד עם הכוח הצבאי של ניו זילנד ונקרא אנזא"ק – ANZAC. במלחמת העולם הראשונה, אחד הקרבות המפורסמים בהם נלחם אנזא"ק הוא קרב גליפולי בטורקיה, אשר החל ב-25 באפריל 1915 (יום שאף אותו מציינים). בנוסף, כוח אנזא"ק היה חלק מהצבא הבריטי שכבש את ארץ ישראל מידי הטורקים. כוחות אנזא"ק גילו אהדה וחביבות לבני היישוב היהודי בארץ ישראל וזכורים עקב כך לטובה בהיסטוריה הציונית. בתחילת מלחמת העולם השנייה שוב התגייס הצבא האוסטרלי לצד בריטניה, במערכה נגד גרמניה הנאצית. לאחר ההשתלטות היפנית על דרום מזרח אסיה החלו היפנים להפציץ את ערי צפון אוסטרליה ונמליה, בעיקר דרווין שבטריטוריה הצפונית. על רקע החשש מיפן, הפנתה אוסטרליה את כוחותיה בעיקר לחזית באסיה, והתבוסה היפנית לצבא ארצות הברית הפכה את אוסטרליה לבת ברית קרובה של האמריקאים. מאז 1945 השתתפה אוסטרליה בכל המלחמות שבהן השתתפה ארצות הברית, ביניהן מלחמת קוריאה, מלחמת וייטנאם, מלחמת המפרץ ומלחמת עיראק.

מאורעות מלחמת העולם השנייה הביאו את ממשלות אוסטרליה לקדם מדיניות של יישוב היבשת, אך תחת מדיניות אוסטרליה הלבנה הועדפו מהגרים אירופאים, בעיקר מבריטניה ואירלנד, ארצות האם של מרבית האוסטרלים, אך גם מיוון ואיטליה.

לאחר אירועי 11 בספטמבר התייצבה אוסטרליה לימין ארצות הברית, ותמיכתה במלחמה האמריקאית בטרור אף התחזקה לאור הפיגוע (אנ') בבאלי ב-2002, שבו נהרגו אוסטרלים רבים. ב-2003 שלחה אוסטרליה כ-2000 חיילים למלחמה בעיראק וראש הממשלה מטעם המפלגה הליברלית ג'ון הווארד ניהל מדיניות פרו אמריקאית, אף יותר מזו של טוני בלייר, ראש ממשלת בריטניה. בימיו של ג'ון הווארד זכתה אוסטרליה לצמיחה כלכלית מרשימה ולתיירות עולמית גדלה. בבחירות נובמבר 2007, לאחר יותר מעשר שנות שלטון המפלגה הליברלית, ניצחה בפער גדול מפלגת הלייבור בראשות קווין ראד את יריבתה.