Хоча рельєф Доньяна є відносно новою землею на геохронологічній шкалі, в цій області бути знайдені залишки неолітичних знарядь. Різні стародавні цивілізації залишили тут свої сліди починаючи з 2 800 років тому, включаючи фінікійців, фокейських греків[1] і, ймовірно, тартессів.[2] У 1923 році німецький археолог Адольф Шультен, у супроводі Адольфа Ламмерера і Джорджа Бонсора, шукав місце стародавньої столиці Тартессу в дюнах Доньяна, але не знайшов нічого цікавого. Ці розкопки були проведені в Серро-дель-Тріго[3][4] і фінансувались герцогом Таріфа та Денія, який тоді був власником Доньяна.[5] Тим не менш, пізніше стела Вільяманріке[6] була знайдена в сусідньому місті Вільяманріке-де-ла-Кондеса. У 2007 році були проведені дослідження солоному болоті Інохос, або «Марісма де Інохос», провінція Уельва, у намаганні виявити сліди міфічного міста. Серед примітних знахідок були залишки римських поселень, починаючи з 2-го по 5-те століття нашої ери, жителі яких в основному займались рибальством та солінням риби або приготування гаруму. В солоних болотах Гвадалквівіра (ісп. Las Marismas del Guadalquivir), болотистій низині недалеко від лівого берега гирла Гвадалквівіра, тоді було велике внутрішнє озеро, відоме як Lacus Ligustinus на латині.[7] Озеро поступово замулилось відкладеннями, поступившись місцем нинішньому болоту.[8]

У 1262 році, після завоювання васального королівства Ньєбла, король Кастилії Альфонсо X заснував Real Cazadero (королівський мисливський заповідник) в лісі Лас-Рокінас[9] між річками Ріо-Тінто і Гвадалквівір, завдяки великій кількості оленів там, а також завдяки невеликому святилищу Санта-Олалья (не збереглось), на Арройо-де-ла-Рокіна.

В 1297 році, його син Санчо IV дарував Гусману Ель Буено володіння Санлукар, у складі території, розташованої за Аренас Гордас на лівому березі гирла річки Гвадалквівір, яка залишалась в руках дому Медіна-Сідонія більше шести століть. Шляхетний дім був створений у 1369 році, коли Енріке II Кастильський наділив четвертого володаря Санлукара графством Ньєбла.[10] У 1493 році католицькі королі пожертвували частина земель нинішнього села Ель Росіо королівському секретарю, чий син згодом продав його місту Альмонте. До того на території були завезені нові види племінної худоби додатково до місцевих популяцій дикого кабана і оленя, а полювання на вовків заохочувалось в інтересах розведення великої рогатої худоби і коней.

Майже століття потому, Алонсо Перес де Гусман, 7-й герцог Медіна-Сідонія і командир іспанської армади, викупив частину землі. Його дружина, Анна де Сільва і Мендоса, дочка принцеси Еболі, переїхала туди до заміського будинку, що називався «Кото-де-Донья-Ана» (мисливський заказник Доньї Ани), від якого походить сучасна назва «Доньяна»;[11] через багато років будинок був відремонтований як палац. Посилання на використання Кото Доньяна як мисливського будиночку є у перших сроках твору «La Fábula de Polifemo y Galatea» (Байка про Поліфема і Галатею), яку поет-лірик Луїс де Гонгора присвятив графу Ньєбла і в якому він просить дворян призупинити свої мисливські подвиги, щоб почути його вірші. В 1624 р. король Філіп IV Великий зупинявся в маєтку на кілька днів як гість 9-го герцог Медіна-Сідонія і приєднався до деяких великих полювань. Він привіз з собою численні дива, в який увійшли такі предмети розкоші, як сніг з гір для постійних бенкеті, які він проводив на честь герцога. У 1797 році Франсіско-Хосе де Гойя зупинявся в палаці як гість його покровителів, 15-го герцога Медіна-Сідонія і його дружини, 13-ї герцогині Альба. Тут Гойя створив свій «Álbum A» (колекцію малюнків), і, мабуть, малював свої знамениті портрети, La Maja Vestida («Маха одягнена») і La Maja Desnuda («Маха оголена»), що за чутками зображають герцогиню.[11][12]

Після 1854 р., з виданням обговорення території в трактаті під назвою «Avifauna de Doñana: Catálogo de las aves observadas en algunas provincias andaluzas» («Орнітофауна Доньяна: Каталог птахів, які спостерігаються в деяких Андалузьких провінціях»), авторства Антоніо Мачадо і Нуньєс, громадськість стала цінувати її екологічне значення для багатьох різних видів тварин, які там жили. Відповідно територію відвідали британські натуралісти і мисливці, в тому числі Абель Чепмен і Волтер Дж. Бак, кожен з яких написав книги, які повідомили широку аудиторії в Європі про стратегічне значення Доньяна для перелітних птахів, що прямують в Африку. Пізніше, коли Хосе Хоакін Альварес де Толедо і Каро (1865—1915) став 19-м герцогом Медіна-Сідонія, він успадкував великі борги і для їх сплати був змушений продати різні активи, включаючи Кото де Доньяна, який він продав за 750 000 песет, остаточно відокремивши маєток від благородного роду.

Коли магнат шеррі Вільям Гарвей купив Доньяна від герцога у 1901 році, маєток було закинутий і в стадії руйнування. Гарвей повернув палацу його велич, і після його смерті він перейшов до його брата Джозефа і його племінниці Марії Медіна і Гарвей, яка вийшла заміж за герцога Таріфа, лісового інженера. У 1934 році він перейшов до сестри герцогині Таріфа, Бланки Медіна і Гарвей, яка була одружена з маркізом Боргетто. У 1942 році маркіз продав маєток компанії, створеної Сальвадором Ногера, Мануелем Гонсалесом і маркізом Меріто. П'ятдесят років тому парк був консолідований в природну зону.

Іспанський бізнесмен Маурісіо Гонсалес-Гордон і Дієс, маркіз Бонанза, чия сім'я володіла великим маєтком в Доньяна, зацікавився його екосистемами та птахами, і запрошував орнітологів з усієї Європи його відвідати. У 1952 році іспанські орнітологи Хосе Антоніо Вальверде і Франсіско Берніс побували у маєтку, а Гонсалес-Гордон виступив їх гідом. Вальверде і родина Гонсалес-Гордон побачили, що водно-болотні угіддя, з їх різноманітною живої природи, опинились під загрозою від пропозицій іспанського уряду осушити їх для сільського господарства і посадки евкаліптів. Маурісіо, разом з батьком, попросив Берніса вплинути на іспанського диктатора Франсіско Франко для відмови від планів.[13] Це тріо написало меморандум, який був представлений самому Франко батьком Мауріціо Мануелем.[14] До листопада 1953 року Берніс закінчив доповідь про стан Доньяна, який показав, що територія має виняткову екологічну цінність. Група отримала міжнародну підтримку для своїх цілей. Врешті решт уряд Франко погодився відмовитись від планів на дренаж.[13]

Вальверде очолив першу організовану наукову експедиція в Доньана у 1957 році разом з британськими натуралістами Гаєм Монтфортом, Роджер Пітерсоном і сером Джуліаном Хакслі. Пізніше група європейських експертів щодо природозбереження продемонстрували виняткову важливість району як місця зупинки птахів, мігруючих між європейським і африканським континентами. У 1959 році родина Гонсалес продала частину своєї землі в Доньяна для створення курорту Маталасканьяс. Це стурбувало європейських екологів, і різні установи і анонімні донори запропонувати викупити частину маєтку. Вальверде, Хоффман і Ніколсон, у партнерстві з «British Nature Conservancy», створили асоціацію, яка була організувала міжнародний збір коштів для розширення парку. Кампанія зібрала два мільйони швейцарських франків для покупки 7000 гектарів землі для приєднання до вже подарованої Гонсалес-Гордон.[15] Нарешті, в 1963 році іспанський уряд і WWF викупив частину території і створив перший природний резерват Доньяна, а в 1964 році вони заснували біологічну станцію Доньяна і Іспанську національну дослідницьку раду (ісп. Consejo Superior de Investigaciones Científicas — CSIC) для вивчення біорізноманіття Доньяна та інших екосистем Іспанії.

У 1969 році WWF знов об'єднав зусилля з урядом Іспанії для покупки додаткової ділянки у болотах дельти Гвадалквівір і створення Національного парку Доньяна. У тому ж році указом уряду Національний парк Доньяна був фактично створений, при цьому частина його території належала Міністерству економіки та конкурентоспроможності (ісп. Ministerio de Economía y Competitividad), а частина — приватним власникам. Через десять років охоронювана територія була розширена створенням так званого «Передпарку Доньяна». У 1980 році ЮНЕСКО визнав Національний парк Доньяна біосферним заповідником площею 77 260 га. Зараз загальна площа більша: Основна зона є власне Національним парком Доньяна площею 50 720 га[16], буферна зона — природний парк Доньяна площею 54 250 га. Висота над рівнем моря коливається від рівня моря до 40 метрів над рівнем моря. У 1982 році парк також був включений в список водно-болотних угідь Рамсарської Конвенції, а в 1989 році Регіональний уряд Андалусії перетворий Передпарк у природний парк Доньяна. У 1994 році Доньяна був включений до Світової спадщини ЮНЕСКО, що дозволило створення умов для здійснення програм збереження та управління екологією в районі. Історично, ці життєво важливі водно-болотні угіддя були постійно під загрозою схем збільшення місцевого сільськогосподарського виробництва і туризму. WWF досі підтримує Доньяна і бореться з пропозиціями по осушенню боліт і надмірному використанню води для зрошення сільськогосподарських земель уздовж узбережжя і розширення мережі туристичних об'єктів.

У 1998 році пару зазнав впливу аварії Асналькольяр (прорив дамби очисних споруд на кар'єрі Лос-Фрайлес компанії Boliden-Apirsa, іспанської «дочки» компанії «Boliden»), коли потік токсичних відходів потрапив до річки Гуадіамар, головного джерела води для парку. У 2000 році після великомасштабної екологічної катастрофи, іспанське Міністерство навколишнього середовища просувало програму «Доньяна 2005», спрямовану на відновлення боліт. У 2006 році обов'язки з підтримання парку були передані уряду Андалусії Королівським Указом від 9 червня; це дозволило обєднати національний і природний парки в єдину «Природну зону Доньяна», розділену на зони з різним ступенем захисту. У 2008 році цей парк став побратимом регіонального природного парку Камарг у Франції, з яким він поділяє антропологічні та етнографічні аспекти.

У 2010 році додаткові 9200 гектарів землі на узбережжі були з метою захисту експропрійовані Міністерством навколишнього середовища.[17] У липні 2012 року ЮНЕСКО схвалило продовження про розширення площі біосферного заповідника Доньяна від 77 260 га до понад 255 000 га і дозволило виконання вимог програми Людина і Біосфера". Це створює перехідну зону, де представлені соціально-економічні інтереси різних муніципальних утворень в регіоні Доньяна.