Відкриття печери поблизу Тирани показує, що стародавня людська культура була в Албанії ще в епоху палеоліту. Регіон, який сьогодні відповідає території міста, безперервно був заселений із залізного віку. Ця територія була заселена іллірійцями і, швидше за все, була ядром Іллірійського королівства. Найстарішим відкриттям у міській зоні Тирани був римський будинок, який був перетворений на церкву.

Тирана згадується у венеціанських документах у 1418 році, через рік після завоювання цієї території Османами. Записи перших земельних реєстрацій під османами в 1431–1432 роках показують, що Тирана складалася з 60 населених пунктів із майже 2028 будинками та 7300 мешканцями. У 1510 році Марін Барлеті, албанський католицький священик і вчений, назвав цю територію невеликим селом, розрізняючи «Маленьку Тирану» та «Велику Тирану».

У 1889 році в школах Тирани почали викладати албанську мову.

Під час Балканських воєн Тирана була тимчасово окупована сербською армією і брала участь у повстанні на чолі з Хаджі Камілі. У серпні 1916 року фахівцями австро-угорської армії була складена перша мапа міста. Після захоплення Сербією міста Дебара багато албанських жителів втекли до Туреччини, решта поїхала до Тирани. З тих, хто опинився в Стамбулі, частина їх мігрувала до Албанії, в основному до Тирани, де громада Дібрана становила важливу частину населення міста з 1920 року і протягом кількох років після цього. 8 лютого 1920 року Тирана була проголошена тимчасовою столицею Албанії, яка здобула незалежність у 1912 році. Місто набуло такого статусу назавжди 31 грудня 1925 року. У 1923 році австрійськими архітекторами був складений перший нормативний план міста. Центром Тирани був проєкт Флорестано Ді Фаусто і Армандо Бразіні, відомих в Італії архітекторів періоду Муссоліні. Бразіні заклав основу для сучасного облаштування міністерських будівель у центрі міста. План був перероблений албанськими, італійськими та австрійськими архітекторами.

Тирана була місцем підписання Тиранського пакту між фашистською Італією та Албанським королівством. Під час правління короля Зога багато мухаджирів емігрували до Тирани, що призвело до зростання населення столиці.

У 1939 році Тирана була захоплена нацистами. 17 листопада 1944 року місто було звільнено після запеклого бою між комуністами та німецькими військами. Зрештою нацисти відступили, і комуністи захопили владу.

 

Площа Скандербега в 1988 році за два роки до падіння комунізму в Албанії

З 1944 по 1991 роки були побудовані масивні житлові комплекси та фабрики в соціалістичному стилі. Наприклад, колишній Старий базар Тирани та православний собор були зрівняні з землею, щоб побудувати Палац культури в радянському стилі. Північну частину головного бульвару перейменували на бульвар Сталіна, а його пам'ятник встановлено на міській площі. Оскільки володіння приватними автомобілями було заборонено, масовий транспорт складався переважно з велосипедів, вантажівок та автобусів. Після смерті Енвера Ходжи в його пам'ять уряд побудував пірамідальний музей.

На початку 1990-х у місті відбулися значні демонстрації студентів Тиранського університету, які вимагали політичних свобод, починаючи з кампусу і закінчуючи площею Скандербега з поваленням статуї Енвера Ходжи. У політичному плані місто стало свідком низки подій. Столицю відвідували такі люди, як колишній держсекретар США Джеймс Бейкер та Папа Римський Іван Павло II.

Під час потрясінь на Балканах у середині 1990-х років місто пережило драматичні події, такі як розгортання заворушень 1997 року та невдалий державний переворот 14 вересня 1998 року.

У 1999 році, після Косовської війни, аеропорт Тирани став авіабазою НАТО, виконуючи свою місію в колишній Югославії.