Catalonias historie strekker seg tilbake til steinalderen da området ble befolket i perioden paleolitikum. Denne befolkningen blir kalt iberere. Som resten av Den iberiske halvøy, ble området kolonisert på 500-tallet f.Kr.^[1] av folk fra Antikkens Hellas og Karthago, og dannet grunnlaget for den før-romerske kulturen. Disse kolonistene bedrev hovedsakelig handel med de omkringboende ibererne.

Området kom under romersk kontroll som følge av andre punerkrig. Etter at Den romerske republikk ødela Kartago i 146 f.Kr. under tredje punerkrig, ble Catalonia det første området på Den iberiske halvøy som kunne under direkte romersk styre under navnet Hispania og var Det romerske keiserrikets vestlige utpost. Området gikk fra 200-tallet f.Kr.^[1] inn i den romerske provinsen Hispania Tarraconensis og var en blomstrende provins i Romerriket. Dagens Tarragona var en av de viktigste romerske byene i Hispania.

Etter at Vestromerriket falt i 476 ble området invadert av vestgoterne og ble en del av deres kongedømmet. Vestgoterne hersket i området i rundt 250 år. I 718 kom området syd for Barcelona under muslimsk kontroll som en del av den umajjadiske provinsen al-Andalus.

Frankerriket etablerte Marca Hispanica (Det spanske land) som buffersone for provinsen Septimania som Karl den store opprettet i 795. De erobret Barcelona i 801 og overtok kontrollen over det området vi i dag kjenner som Catalonia. Området ble delt inn i 15 grevskap med grevskapet Barcelona som det viktigste. Da Karl II døde i 888, ble grevskapet Barcelona selvstendig.

Områdene dannet basisen for et Catalonia under grevene av Barcelona. Disse var frankiske vasaller utpekt av de frankiske herskerne som de var underlagt fram til 987.

I 987 godkjente ikke greven av Barcelona Wilfred den hårete den franske kongen Hugo Capet som sin overherre da Capet ble fransk konge, og gjorde slik Catalonia de facto til en uavhengig stat, men var fortsatt preget av fransk kulturell påvirkning.^[1] Både kunst, handel, sjøfart og ullindustrien blomstret i Catalonia mot slutten av middelalderen.^[1]

Benevnelsen Catalonia er første gang dokumentert brukt i en latinsk krønike fra tidlig 1100-tallet, med navn Liber maiolichinus de gestis Pisanorum illustribus, et episk dikt hvor Ramon Berenguer III blir omtalt som en catalanicus heros, rector catalanicus og dux catalanensis. Noen gamle manuskripter antar at navnet Catalunya (latin: Gathia Launia) stammer fra navnet Gothia (eller Gauthia), og betyr da «Goterne land», siden opprinnelsen til den katalanske adelen kommer fra det gamle markgrevskapet Gothia, omtalt som Gothia, og videre utviklet ifølge teorien Gothland > Gothlandia > Gothalania > Catalonia.^[2][3] Gjennom middelalderen har østromerske historikere hevdet at Catalania stammer fra en lokal sammenblanding av gotere med alanere, og slik laget begrepet Got-alania.^[4]

Navnet Catalonie eller Cathalania (Catalonia) ble brukt som navn på et geografiske området og catalanenses (katalanere) om områdets innbyggerne. Innbyggerne ble ansett som beslektet med folk fra Languedoc.

Ramon Berenguer IV aksepterte i 1137 tilbudet om å gifte seg med Petronella av Aragón, og etablerte slik en dynastisk linje til Kongedømmet Aragón og Catalonia ble en del av Aragóns krone som et fyrstedømme.

Jakob I av Aragón bila striden med Frankrike gjennom Corbeil-traktaten av 1258 med Ludvig IX av Frankrike,^[5] der han anerkjente den franske kongen som en etterkommer av karolingerne, og hvor Aragón oppga sitt krav på Oksitania nord for Pyreneene mot at Ludvig IX av Frankrike oppga sitt krav på Marca Hispanica, altså Catalonia. Med dette forlot Jakob den tradisjonelle ambisjonen Aragón hadde hatt om å gjøre seg gjeldende på begge sider av Pyreneene.^[6] Denne politikken ble påbegynt av Ramón Berenguer og fortsatt under Alfonso II, Jakobs bestefar, som kalte seg «konge av Pyreneene».^[7] Besittelsene nord for Pyreneene var gått tapt som følge av nederlaget Jakobs far led under albigenserkorstoget og områdene kom under kontroll av Frankrikes konge.^[8] Gjennom Corbeil-traktaten anerkjente Jakob dette tapet.^[8]

Områdene som utgjorde Aragóns krone ble sterkt rammet av svartedauden og senere utbrudd av pesten. Mellom 1347 og 1497 mistet Catalonia 37 % av sin befolkning.^[9]

Gjennom ekteskapet mellom Ferdinand II av Aragón og Isabella I av Castilla i 1469, ble Catalonia en del av den nye unionen Spania. Pave Alexander VI ga dem tittelen De katolske monarker som kompensasjon for allerede å ha gitt tittelen «den mest kristne» til kongen av Frankrike. Ved ekteskapet ble det også gitt pavelig dispensasjon for deres blodsslektskap ved pave Sixtus IV. Årsaken var de begge var av slekten Trastámara og var tremenninger da de begge nedstammet fra Johan I av Castilla. Til en viss grad fortsatte Aragón og Castilla som egne enheter innen unionen, med definerte territorier, lovgivning og parlamenter. Men gradvis svingte den politiske makten over til den sentrale, spanske tronen som gjennom den kastiljanske kronen som hadde sikret seg inntektene fra de spanske koloniene i Amerika.

Den spanske kongen Karl I var sønn av Filip I og Johanna av Castilla, og barnebarn av Ferdinand II av Aragón og Isabella I av Castilla og av keiser Maximilian og hertuginne Maria av Burgund. Således tilhørte han huset Habsburg, og var den første spanske kongen som hadde egen arverett på begge de to spanske kongehusene. I 1519 ble han også tysk-romersk keiser.

Det katalanske opprøret (katalansk: Guerra dels Segadors) foregikk i store deler av Catalonia i årene mellom 1640 og 1659. Opprøret hadde sine røtter i den misnøyen den katalanske befolkingen hadde over tilstedeværelsen til kastiljanske tropper under krigene som utspant seg mellom Spania og Frankrike som del av tredveårskrigen.

Under det katalanske opprøret slo en felles fransk/katalansk styrke den spanske hæren i et slag ved Montjuïc 26. januar 1641, og Frankrike hadde kontrollen over Catalonia fra januar 1641 og fram til 1652.^[10]

Under tredveårskrigen erobret også Frankrike Roussillon, også kalt Nord-Catalonia og denne franske annekteringen ble formalisert gjennom Pyreneene-traktaten i 1659 etter at Frankrike gikk seirende ut av Den fransk-spanske krigen (1635–1659) som var en videreføring av tredveårskrigen. Denne avståelsen omfattet imidlertid ikke Llívia, da traktaten bestemte at alle landsbyer nord for Pyreneene skulle avstås, men overså at Llívia hadde fått bystatus av keiser Karl V av Det tysk-romerske rike, og forble slik en spansk eksklave i Frankrike.

Catalonia fortsatte fram til 1716 som et fyrstedømme innen Aragón, med en egen konstitusjon og lovtradisjon.^[1] Utviklingen bort fra de tradisjonelle føydalsamfunnene, kombinert med kongenes ønske om en mer sentralisert makt, førte til endringer og konflikter mellom Catalonia og den spanske kronen. Dette førte til det katalanske opprøret, som blant annet hadde sin årsak i over tilstedeværelsen av kastiljanske tropper under krigene som utspant seg mellom Spania og Frankrike som del av tredveårskrigen.

Som følge av freden i Utrecht etter den spanske arvefølgekrigen fikk Felipe V fra det franske Huset Bourbon makten. Han fjernet gjennom de såkalte Nueva Planta-dekretene Catalonias selvstendighet, som han gjorde med flere andre provinser i resten av Spania.^[11]

Det var et levende kulturelt liv i Catalonia, blant annet gjennom Renaixença-bevegelsen, og senere den katalanske modernismen.

Fra siste halvdel av 1800-tallet ble Catalonia industrialisert og ble et industrielt senter for Spania. Graden av indre selvstyre varierte, under den andre spanske republikken fikk regionen i 1931 autonom status.

Det sto harde kamper i Catalonia, hvor anarkistene hadde stått særlig sterkt, under den spanske borgerkrig og området ble også preget av kamper mellom rivaliserende republikanske fraksjoner. I kampen mellom nasjonalistene og republikken var særlig slaget ved Ebro i perioden 25. juli til 16. november 1938 av betydning sammen med den nasjonalistiske erobringen av Catalonia gjennom Cataloniaoffensiven fra 23. desember 1938 og fram til Barcelonas fall 26. januar 1939 og stengingen av grensen mot Frankrike 10. februar 1939.

Den tidligere katalanske presidenten under den andre republikken Lluís Companys, ble kidnappet av Gestapo ved Nantes det tysk-okkuperte Frankrike 13. august 1940, torturert og henrettet på Montjuïc 15. oktober 1940 under anklagen om «militært opprør».^[12]

Etter Francisco Francos seier i borgerkrigen ble det katalanske selvstyret fjernet, katalansk språk igjen forbudt og Francos styret sto for språklige, politiske og kulturelle begrensninger og enhet.

I de siste årene under Francos styre ble det visse oppmykninger i forhold til regionale kulturelle særtrekk. Noen folkloristiske og religiøse tradisjoner på katalansk ble gjenopptatt og tillatt. Bruk av katalansk i massemedier ble tillat fra 1950-årene^[13] i teateret. Utgivelser på katalansk fortsatte i hele diktaturtiden.^[14]

I 1979 ble det igjen innført selvstyre. Generalitat de Catalunya ledes av en regjering der den katalanske presidenten står i spissen. Catalonias parlament er folkevalgt forsamling med ett kammer. En folkeavstemning 2006 gav overveldende flertall for økt indre selvstyre.^[1]

23. januar 2013 sluttet det katalanske parlamentet seg til en erklæring som slo fast at Catalonia er en uavhengig statsrettslig enhet, og ønsker å avholde en folkeavstemning overspørsmålet om Catalonia skal løsrives fra Spania.^[15] En folkeavstemning ble berammet til 9. november 2014, men lovligheten av denne er bestridt.^[16] I stedet blir dette kalt en folkelig deltakerprosess.^[17]