Timbuktu anlades som ett säsongsläger omkring år 1000 av det nomadiserande tuaregfolket.

Platsen utvecklades och blev till en allt rikare stad, då många köpmän etablerade sig där på grund av dess strategiska läge för handel med bland annat guld, elfenben, slavar och salt. Staden var central i många efterföljande riken, Ghanariket, Maliriket (från 1324) och Songhairiket (från 1468). Den stod på sin topp under Songhairiket omkring 1500 då historierna om dess makalösa rikedom bidrog till kommande europeisk exploatering.

Songhais ledare expanderade riket söderut längs Nigerfloden. Likt Ghana- och Malirikena som blomstrat i regionen några århundraden tidigare, växte sig Songhai mäktigt tack vare kontrollen över de lokala handelsvägarna. Timbuktu blev snart hjärtat i det mäktiga imperiet.

Staden var inte enbart ekonomiskt betydelsefull, utan även religiöst och kulturellt. Från och med 1300-talet blev staden ett viktigt muslimskt centrum. Under Mali- och Songhairikena byggdes storslagna moskéer, universitet, skolor och bibliotek, varav några än finns bevarade. Särskilt under Malikungen Mansa Moussas styre, på 1300-talet, blev Timbuktu en mötesplats för poeter, arkitekter, och lärde.