Początki osadnictwa w dolinie rzeki Bamian sięgają III w. p.n.e.[1] Miasto wyrosło na szlaku handlowym łączącym Baktrię z Kabulem i północno-zachodnimi Indiami[2].

Rozwój doliny rzeki Bamian zapoczątkował w drugiej połowie I wieku władca plemienia Kuszanów Kaniszka. Król ten był protektorem buddyzmu oraz opiekunem nauki i sztuki, za jego panowania powstały pierwsze świątynie buddyjskie w dolinie. Za panowania Kuszanów dolina stała się prężnym ośrodkiem buddyzmu i centrum klasztornym[1]. W IV–V w. wykuto w zboczach Bamian dwa ogromne posągi Buddy o wysokości 53 i 40 m[3]. Nowe świątynie i klasztory buddyjskie zakładano do VIII wieku – w skale wykuto ponad 1000 cel mnichów buddyjskich[1] (mieszkało tu ich ponad tysiąc w dziesięciu klasztorach) i dużych pomieszczeń obrzędowych. Umieszczano w nich liczne malowidła ścienne i rzeźby. Buddyjskie budowle sakralne powstawały także w sąsiedniej dolinie rzeki Kakrak.

Bamian po raz pierwszy jest wzmiankowany w źródłach chińskich z V w.[3] Miasto odwiedzali chińscy podróżnicy, m.in. mnisi buddyjscy Faxian (337–422) ok. roku 400 i Xuanzang (602–664) w roku 630[3]. Xuanzang sporządził opis miasta, jego budowli oraz życia jego mieszkańców[2].

W VII w. miastem rządzili książęta, najprawdopodobniej heftaliccy[3]. W VIII w. władcy przeszli na islam[3]. W 871 roku miasto zajął safarydzki władca Jakub Ibn Lajs as-Saffar (840–879)[3]. Miasto przechodziło z rąk do rąk, a w końcu zostało zniszczone w 1221 roku przez Czyngis-chana i nigdy nie odzyskało dawnej świetności[3].

W 1840 roku, pod Bamian rozegrała się jedna z bitew I wojny brytyjsko-afgańskiej[3]. W latach 1922–1930 zabytki archeologiczne Bamian badali członkowie francuskiej ekspedycji Délégation Archéologique Française en Afghanistan (DAFA)[2]. W 1964 roku Bamian zostało centrum administracyjnym prowincji Bamian[2].