מועדון הכדורגל הוקם בשנת 1945 והוא ממוקם בעיר הבירה, זאגרב. הקבוצה נחשבת לאחת משני מועדוני הפאר בקרואטיה, יחד עם מועדון היידוק ספליט והיא הקבוצה הקרואטית המצליחה ביותר לאחר שזכתה ב-21 אליפויות קרואטיה, 14 גביעים ושישה גביעי סופרקאפ. תוארי אליפות בקרואטיה זכתה הקבוצה בארבע אליפויות יוגוסלביה וכן בשבעה גביעים יוגוסלביים והיא מעולם לא ירדה מליגת העל והיא משתתפת קבועה בליגות הבכירות של יוגוסלביה וקרואטיה מאז הקמתה בשנת 1945.
אחרי מלחמת העולם השנייה והתחזקות של המפלגה הקומוניסטית של יוגוסלביה שלושת מועדוני הכדורגל הבכירים של זאגרב (ה.א.ש.ק., גראדאנסקי וקונקורדיה) ננטשו בין-לילה ומועדון מוניציפלי חדש הוקם ב-9 ביוני1945. כמו מועדוני כדורגל רבים אחרים מחוץ לקרואטיה, במזרח אירופה, המועדון נקרא "דינמו" וכל השחקנים המובילים והטובים של גראדאנסקי זאגרב של הימים ההם עברו לשחק במועדון החדש. הקבוצה שיחקה במגרשה של ה.א.ש.ק. זאגרב. רוב שחקני הקבוצה באותם ימים היו מגראדאנסקי זאגרב ועוד מעטים מקונקורדיה וה.א.ש.ק. בעוד ששאר השחקנים בעיר הוכרחו לעבור לפרטיזן בלגרד. עם השנים, בגלל ריבוי השחקנים מגראדאנסקי בקבוצה וחברי ההנהלה שעברו לדינמו מגראדאנסקי הפכה הקבוצה למעיין קבוצת בת של גראדאנסקי ולכן גם צבע מדי הקבוצה שונה לכחול.
בעונת 1982/1983 דינמו זכתה באליפות היוגוסלבית הרביעית והאחרונה שלה ושיחקה בגביע אירופה, אז הפסידה בסיבוב הראשון לקבוצת ספורטינג ליסבון מפורטוגל. בעונת 1983/1984 הקבוצה שיחקה בגביע המחזיקות, אז הפסידה בסיבוב הראשון לקבוצת פורטו מפורטוגל.
בעונת 1988/1989 הקבוצה שיחקה בגביע אופ"א, אז עברה את קבוצת בשיקטש מטורקיה אך הפסידה לקבוצת שטוטגרט. בעונת 1989/1990 שיחקה הקבוצה בגביע אופ"א, אז הפסידה בשלב המוקדם לאוסר מצרפת. בעונת 1990/1991 הקבוצה שיחקה בגביע אופ"א, אז הפסידה בסיבוב הראשון לקבוצת אטאלנטה מאיטליה. בעונת 1991/1992 הקבוצה שיחקה בגביע אופ"א, והפסידה בסיבוב הראשון לטרבזונספור מטורקיה. הופעה זו הייתה האחרונה של קרואטיה כקבוצת מיוגוסלביה שכן בפעם הבאה בה השתתפה דינמו זאגרב במפעל אירופי הייתה כשקרואטיה זכתה לעצמאות מיוגוסלביה).
בשנת 1992, שונה שם הקבוצה תחילה ל"גראדאנסקי-ה.א.ש.ק. זאגרב" אך הוא שונה במהרה ל"קרואטיה זאגרב", שם אותו נשאה הקבוצה עד למספר שנים אחר כך בה שונה השם חזרה ל"דינמו זאגרב" כפי שהוא כיום.
בעונת 2001/2002 הקבוצה שיחקה בגביע אופ"א, אז היא גברה על קבוצת פלורה טאלין מאסטוניה בשלב המוקדם אך אז פגשה בסיבוב הראשון בקבוצת מכבי תל אביב מישראל ואחרי שהקבוצות סיימו בתיקו 2-2 בקרואטיה נערך משחק גומלין בישראל שבו הקבוצות נפרדו בתיקו 1-1 ולכן מכבי תל אביב עלתה לשלב הבא בגלל הפרש שערי חוץ. בעונה שלאחר מכן, עונת 2002/2003 הקבוצה חזרה לגביע אופ"א, אז ניצחה הקבוצה בסיבוב הראשון את קבוצת זלגרסזגי TE מהונגריה אך הפסידה בסיבוב השני לקבוצת פולהאם מאנגליה.
את עונת 2006/2007 הקבוצה פתחה במוקדמות ליגת האלופות כאשר היא גוברת על קבוצת אקרנאס מליטא אך הפסידה בשלב השלישי המוקדם לארסנל מאנגליה ולכן עברה לשחק בגביע אופ"א, שם הוגרלה נגד קבוצת אוסר מצרפת והפסידה לה.
בעונת 2012/2013 הקבוצה שיחקה בליגת האלופות. בסיבוב המוקדמות השני הקבוצה ניצחה את קבוצת לודוגורץ ראזגרד מבולגריה. בסיבוב המוקדמות השלישי הקבוצה ניצחה את קבוצת שריף טירספול ממולדובה. בשלב הפלייאוף הקבוצה ניצחה את קבוצת מריבור מסלובניה והעפילה לשלב הבתים. הקבוצה הוגרלה לבית הכולל את הקבוצות פריז סן-ז'רמן, פורטו ודינמו קייב. הקבוצה סיימה את שלב הבתים במקום האחרון בבית והודחה מהטורניר.
בעונת 2018 זכתה באליפות קרואטיה ה-19 שלה וגברה על היידוק ספליט בגמר הגביע הקרואטי ובכך זכתה בדאבל.
בעונת 2020/2021 הקבוצה העפילה לפלייאוף הליגה האירופית כשהיא סופגת שער אחד בלבד בשלב הבתים.
