De universiteit is gesticht in 1551 op last van Luis de Velasco, waarmee het de oudste universiteit van Noord-Amerika is. Destijds heette de universiteit nog Keizerlijke en Pauselijke Universiteit van Mexico (Real y Pontificia Universidad de México). Na de onafhankelijkheid van Mexico in 1821 werd "Pauselijke" uit de naam verwijderd. In de negentiende eeuw werd de universiteit tijdens politieke onlusten regelmatig gesloten (1833, 1857, 1865), maar werd telkens weer snel heropend. De universiteit werd in 1910 in haar huidige vorm geopend door Justo Sierra.

In 1929 kreeg de universiteit na de eerste studenten- en personeelsstaking uit haar geschiedenis volledige autonomie. Onder president Miguel Alemán (1946-1952) klom de universiteit op tot het belangrijkste instituut van het land. Vrijwel het volledige kabinet van Alemán had gestudeerd aan de UNAM, en hij gaf de opdracht tot het bouwen van een nieuwe campus in het zuiden van Mexico-Stad, die in 1954 werd geopend.

Nieuwe protesten waren er in 1936, 1944 en vooral 1968. Dit jaar werd zoals de rest van de wereld gekenmerkt door studentenopstanden. Aangezien de Olympische Spelen in dat jaar in Mexico-Stad werden gehouden besloot de overheid hardhandig in te grijpen, wat uitliep op het beruchte bloedbad van Tlatelolco.

In 1999 was de UNAM weer het toneel van een grootschalige staking, vanwege een verhoging van het collegegeld van 2 naar 250 Mexicaanse peso. Aanvankelijk stond de publieke opinie positief tegenover de stakers, maar toen delen van het openbare leven van Mexico-Stad ontregeld werden keerde men zich tegen de staking, en de stakers moesten bakzeil halen. Wel trad de rector magnificus af, die werd vervangen door Juan Ramón de la Fuente. In 2007 werd De la Fuente opgevolgd door José Narro Robles.