Холм Ла-Сабика, бóльшую часть которого занимает Альгамбра, был населен еще в доримские времена. Первую крепость здесь построили арабы; она называлась Ильбира (по-испански Эльвира). В конце IX в. здесь укрывался вождь восстания в Кордовском халифате Саввар ибн Хамдун аль-Мухариби. Далее это место долго не упоминается — до XI века, когда полуразрушенное укрепление отстроил Шмуэль ха-Нагид (993—1055/1056), визирь эмира Гранады Бадиса ибн Хабуса из династии Зиридов. До воцарения Насридов Альгамбра представляла собой просто укрепленный квартал (медину). Она могла существовать автономно от города: там были дворец правителя, школы, ремесленные мастерские и т. д.

В 1238 г. Гранаду захватил Мухаммед I ибн Наср, по прозвищу «аль-Ахмар» (Рыжий), отняв её у эмира Мурсии Юсуфа ибн Худа, который ранее, в свою очередь, отобрал её у ослабевших Альмохадов. Войдя в город через Ворота Эльвиры, он занял Флюгерный Замок. На приветствия жителей: «Добро пожаловать, победитель милостью Аллаха!» он отвечал: «Нет победителя, кроме Аллаха» — эти слова (Wa La Ghalib illa Allah) стали девизом основанной им династии Насридов и часто встречаются на стенах Альгамбры.

Мухаммед I начал строительство дворца, которое продолжил его сын и наследник Мухаммед II (1273—1302). При Юсуфе I (1332—1354) была построена башня Комарес, при Мухаммеде V (1354—1359) — Львиный дворик. Были выделены Алькасаба как цитадель и Медина — жилое поселение с эмирским дворцом.

В 1492 году Гранада была завоёвана Католическими королями, и Альгамбра стала королевской резиденцией. Первым её алькальдом (и генерал-капитаном Гранады) был назначен Иньиго Лопес де Мендоса-и-Киньонес (1440—1515), граф де Тендилья, прозванный «Великим Тендильей», внук знаменитого испанского поэта маркиза де Сантильяны.

В XVI—XVII вв. на месте мечети построена церковь Санта-Мария, а рядом с дворцовым комплексом появился дворец Карла V.

После воцарения Бурбонов, то есть с царствования Филиппа V (1700—1746), испанские короли практически утратили интерес к Альгамбре.

В 1817. французская оккупационная армия, уходя, взорвала некоторые постройки Альгамбры. По приказу маршала Сульта под многие башни подложили взрывчатку и снесли их. Существует легенда, что собирались взорвать и дворцовый комплекс, но его спас капрал инвалидной команды Хосе Гарсия, бросившись на пороховой шнур; в честь его подвига у входа в Алькасабу с площади Альхибес установлена мемориальная доска. Но документальных подтверждений этого события нет.

В 1821 году Альгамбра пострадала от землетрясения.

Со второй трети XIX в. Альгамбра стала привлекать европейских и американских романтиков — литераторов и художников; в частности, она произвела сильное впечатление на Вашингтона Ирвинга, жившего в 1829—1832 г. в Испании, а также на Джорджа Ноэла Гордона Байрона, Франсуа-Рене де Шатобриана, Виктора Гюго, Эдварда Бульвер-Литтона и других.

Тогда же начались работы по реставрации Альгамбры, в которых особо прославились архитекторы Хосе Контрерас Осорио (руководивший работами в 1841—1843 г.), его сын Рафаэль Контрерас-и-Муньос (в 1847—1890 г.) и внук Мариано Контрерас Гранха (в 1890—1910 г.). Впрочем, по современным представлениям их реставрация была далека от научной, они исходили из распространённых в то время и весьма искажённых представлений о мавританской архитектуре, породивших даже архитектурный стиль «альгамбризм». Ближе к историческому облику Альгамбру вернул архитектор-реставратор Леопольдо Торрес Бальбас, хранитель музейного комплекса в 1923—1936 г.