על פי הכרוניקות סאמגוק סאגי וסאמגוק יוסה הוקמה ממלכת קוגוריו בשנת 37 לפני הספירה על ידי נסיך בשם ג'ומונג מממלכת בּוּיֵה-אוֹ (בשטח מנצ'וריה של ימינו), שנמלט לאחר מאבקי כוח עם נסיכים אחרים בחצר הממלכה אל האזור שכיום הוא באזור הגבול בין סין לקוריאה הצפונית. את בירתו הקים ג'ומונג על הר ווּנוּ המשקיף על עמק הנהר חוּן (כיום במחוז ליאונינג). קוגוריו התפתחה מברית של שבטים שונים מהקבוצה האתנית של הימאק והרחיבה במהירות את בסיס הכוח שלה מאגן הניקוז של עמק חוּן.

בשנת 3 לפני הספירה החליט המלך יורי (שלט 19 לפנה"ס – 18 לספירה), בנו של ג'ומונג, להעביר את בירתו מזרחה אל עמק הנהר יאלו ולחלקה לשניים. העיר גְווֹנֵיי, על הגדה הצפונית של הנהר, והמצודה ההררית על הר וָאנְדוּ, כ-2.5 קילומטרים צפונית לגְווֹנֵיי. הממלכה התפשטה צפונה ודרומה והשתלטה על חלקים של מנצ'וריה וצפון קוריאה. ב-242 תקפה קוגוריו את החלק המערבי של חצי האי ליאודונג שהיה שייך לשושלת ויי (265-220), אחת משלוש הממלכות. בהתקפה הנגדית של צבא שושלת ויי נכבשו וָאנְדוּ וגְווֹנֵיי ונהרסו, והמלך דונגצ'ון (שלט 248-227) נמלט מזרחה.

לאחר שצבא שושלת ויי פינה את האזור נבנתה הבירה מחדש וממלכת קוגוריו שבה למדיניות ההתפשטות. בשנת 313 הצליח המלך מיצ'ון (שלט 331-300) להשתלט על לֶלָאנְג, שהיה האזור האחרון בשליטה סינית בחצי האי קוריאה, וקוגוריו שלטה על כל החלק הצפוני של חצי האי. התפשטות הממלכה נעצרה זמנית כאשר היא הותקפה על ידי שבט מוּז'ונְג, מהשְׂייֵנְבֵּיי (鲜卑). השיינביי היו קבוצת נוודים במקור ממנצ'וריה, שהשתלטו תחילה על מונגוליה ואזורי הספר עם סין, ואחר כך כבשו חלקים מסין והקימו ממלכות בצפונה. ב-341 כבשו השיינביי את בירת ממלכת קוגוריו, והעיר נהרסה בפעם השנייה בתולדותיה. בשנת 371 נחלה הממלכה תבוסה במלחמה בממלכת פקצ'ה, אחת משלוש הממלכות של קוריאה. למרות מפלות אלו הממלכה התאוששה והגיעה לשיאה בתקופת שלטונו של גוואנגטו (שלט 413-391), המכונה "הגדול", כשהיא השתלטה על כשלושה רבעים משטח חצי קוריאה, על דרום מנצ'וריה, ועל צפון מזרח סין. בנו, המלך ג'אנגסו (שלט 490-413) הורה לספר על מעלליו של גוואנגטו באסטלה בגובה 7 מטרים שנתגלתה ב-1875.

ב-427 העביר ג'אנגסו את הבירה מוָאנְדוּ וגְווֹנֵיי דרומה לפיונגיאנג, מעשה שהעיד על היריבות הגוברת עם הממלכות האחרות בקוריאה, אם כי וָאנְדוּ וגְווֹנֵיי שמרו על חשיבותן בממלכה כ"עיר בירה תומכת". פיונגיאנג נשארה עיר הבירה של הממלכה עד סופה. ג'אנגסו המשיך בהרחבת הממלכה שהגיעה בתקופתו לשיא התפשטותה. בשנים שבאו אחר-כך החלה הממלכה להתדרדר, ובשנת 668 כבש הצבא המשותף לשושלת טאנג ולממלכת שילה, אחת משלוש הממלכות של קוריאה את פיונגיאנג, ובכך בא הקץ לממלכת קוגוריו.