Prve ideje o skrajšanju poti med zahodnimi obalami Amerik na poti v Evropo so se porodile že Špancem v 16. stoletju. Prvi "projekt" je naročil izdelati Karel V. leta 1529.

Dolgoletne sanje o prekopu prek ene od ožin Srednje Amerike so pričele dobivati resnejšo obliko v 20. letih 19. stoletja. Razpravljalo se je o treh poteh: prek Tehuantepeške ožine v Mehiki, prek Nikaragve in prek Paname.

Francozi so se po uspešni izgradnji Sueškega prekopa počutili sposobne zgraditi tudi povezavo med Atlantskim in Tihim oceanu. Na mednarodnem kongresu, ki se je maja 1879 odvijal v Parizu, so delegati iz 22 držav premlevali vse tri možnosti in se odločili za Panamo. Za graditelja so izbrali Ferdinanda de Lessepsa, ki je vodil že izgradnjo Sueškega prekopa. Dela so se začela 1. januarja 1880.

Že pred tem je bila med letoma 1850 in 1885 zgrajena Panamska železnica, ki je bila pomemben razlog za odločitev, da se bo prekop gradil ravno v Panami. Na njej so delali številni delavci zelo različnih narodnosti, od katerih jih je nemalo umrlo, brez da bi kdorkoli vedel, kdo sploh so. Njihova trupla je železniška družba prodajala univerzam in bolnišnicam, da so se lahko na njih učili bodoči zdravniki.

Ko se je začela gradnja, so Francozi spoznali, da se delo v suhi peščeni puščavi močno razlikuje od tukajšnjega v džungli. Delo je zastajalo zaradi poplav in zdrsov blata. Malarija, rumena mrzlica in druge tropske bolezni ter delovne nesreče so neusmiljeno kosile med delavci (22.000 umrlih). Francozi so gradnjo zaradi zelo zahtevnih geoloških razmer in velikih človeških žrtev po desetih letih opustili.

Ameriški predsednik Theodore Roosevelt je bil prepričan, da so ZDA sposobne delo dokončati in da je nadzor nad prehodom iz Atlantika v Pacifik zanje vojaško in trgovsko pomemben. Tedaj je bila Panama še del Kolumbije, zato je potem, ko je kolumbijski senat zavrnil pogodbo, Roosevelt panamskim upornikom obljubil pomoč ameriške mornarice pri osamosvajanju v zameno za nadzor nad prekopom.

Panama je neodvisnost razglasila 3. novembra 1903. Roosevelt je poslal proti panamski obali ameriške bojne ladje, zato Kolumbija nastanku nove države ni upala nasprotovati. 23. februarja 1904 je Panama za 10 milijonov dolarjev podelila ZDA nadzor nad Kanalsko cono, 8,1 kilometrskim pasom ozemlja na vsaki strani prekopa. Najprej so Američani zatrli komarje, povzročitelje rumene mrzlice. Dela so se nadaljevala pod vodstvom Johna Findleya Wallacea. Ta si je zamislil sistem zapornic z umetnim jezerom Gatun in 13 km dolgim usekom za kanal Gaillard. Prvo leto po odprtju prekopa, ki je bil 15. avgusta 1914, je skozi Panamski prekop plulo 1000 ladij, v letu 2011 pa že 14.684 plovil. Dnevno odpremijo med 35 in 40 ladij.

Območje Panamskega prekopa je leta 1999 prevzela panamska vlada.