Zaandam is in 1811 ontstaan door samenvoeging van de plaatsen Oostzaandam, dat deel uitmaakte van de banne Oostzaan (en zelf tussen 1795 en 1811 een zelfstandige gemeente was), en Westzaandam, dat deel uitmaakte van de banne Westzaan. In een document van 21 oktober 1811 werd Zaandam door keizer Napoleon Bonaparte genoemd als stad.

In de 17e en 18e eeuw was de plaats nauw verbonden met de walvisvaart. Hiernaar wordt verwezen in het wapen van Zaanstad, dat als schildhouder twee walvissen heeft. In dezelfde periode telde Zaandam zo'n 50 scheepswerven die tientallen zeeschepen per jaar bouwden. Omdat een flink deel van de werven aan de Binnenzaan was gelegen, was op de Hogendam een overtoom (de grootste ter wereld) aangelegd die de schepen overhaalde naar de Voorzaan. De Zaandamse scheepsbouw was befaamd; tsaar Peter de Grote van Rusland bracht in 1697 en 1717 bezoeken aan Zaandam.

In Zaandam en de Zaanstreek is van oudsher veel bedrijvigheid gevestigd aan de oevers van de rivier de Zaan. Diverse industrieën zoals de voedingsmiddelenindustrie en de verfchemie hebben hier hun vestigingsplaats gekozen. In de loop van de 19e eeuw vestigden zich vele industriële bedrijven langs de Zaan, die op stoomkracht in plaats van windkracht waren gebaseerd, en die deels weer tot industrieel monument zijn geworden. Daarvoor, vanaf het begin van de 17e tot en met het derde kwart van de 19e eeuw was de Zaanstreek een enorm industrieel molengebied. Honderden windmolens zaagden het hout uit Scandinavië, het Oostzeegebied en Duitsland, voornamelijk voor de scheepsbouw, maar ook voor de woningen, molens en pakhuizen. Naast de houtzaagmolens stonden er tientallen andere molens: pelmolens, papiermolens, oliemolens, verfmolens, snuifmolens, specerijenmolens en volmolens. Vanaf ongeveer 1850 is de windkracht, aanvankelijk langzaam, verdrongen door stoomkracht.

Zaandam was tot in de tweede helft van de 20e eeuw een zeer belangrijke houthaven. Het eiland in de Voorzaan en het Westzijderveld waren eeuwenlang het domein van de houtbedrijven (zoals William Pont) en langs het Noordzeekanaal ten westen van de voormalige Hembrug lagen de houtverwerkende bedrijven van Bruynzeel. Zaandam is ook bekend om zijn cacaoverwerkende industrie. Verkade is nog steeds een van de toonaangevende chocoladefabrieken van Nederland. Gedurende de gehele 20e eeuw was in Zaandam ook het bedrijf Artillerie-Inrichtingen gevestigd dat vuurwapens, artillerie en munitie maakte voor het Nederlands Leger en het Koninklijk Nederlandsch-Indisch Leger.

In 1974 ging Zaandam op in de gemeente Zaanstad en sinds 14 november 2011 is het daarvan de hoofdplaats.

Sinds 2008 is Zaandam bezig met een herinrichting in het centrum. Onderdeel van het project, Inverdan geheten, was de realisatie van een nieuw gemeentehuis, dat sinds januari 2012 het oude gemeentehuis de Bannehof in Zaandijk vervangt. Het winkelgebied is uitgebreid en er zijn nieuwe woningen (appartementen) gerealiseerd en een bioscoop. De opening van het Inntel Hotel Zaandam in maart 2010 trok wereldwijde aandacht.