برخی از منابع پیشینیه کربلا را به دوران قبل از اسلام در عصر بابلی دانسته‌اند. گزارش‌هایی نیز کربلا را قبل از فتوحات اسلامی قبرستان مسیحیان و برخی نیز آن را مرکز آتشکده‌های زرتشتیان معرفی کرده‌اند. از دیرباز در اطراف کربلا به ویژه مناطق همجوار با رود فرات دهکده‌های فراوانی بوده است. علاوه بر آن گزارش‌هایی از حضور انبیاء یا دست کم برخی از پیامبران اولوالعزم نظیر نوح(ع) و ابراهیم(ع) در کربلا در متون روایی وجود دارد.

پس از فتح عراق و بین‌النهرین توسط مسلمانان گزارش‌های نادری از سوی مورخان تا پیش از واقعه عاشورا ثبت شده است. در گزارشی آمده که خالد بن ولید در سال دوازدهم قمری در جریان نبرد حیره پس از تسلط بر حیره (در نزدیکی نجف کنونی) در کربلا اردو زد. برخی از گزارش‌ها به عبور امام علی(ع) در بازگشت از جنگ صفین اشاره دارد که بر اساس آن امام علی در کربلا برای خواندن نماز و استراحت توقف کردند و نسبت به واقعه کربلا و حوادثی که در آینده برای فرزندش حسین(ع)، اصحاب و خانواده او اتفاق می‌افتد، پیشگویی کرده بود.

مهمترین واقعه‌‌ای که کربلا به سبب آن مشهور و نزد شیعیان اهمیت زیادی یافت، واقعه عاشورا است. در این واقعه امام حسین(ع) پس از بیعت نکردن با یزید و دعوت مردم کوفه برای بیعت با ایشان با ارسال نامه‌های متعدد از مکه راهی کوفه شد. پس از متوقف کردن کاروان امام حسین(ع) در راه کوفه توسط حر بن یزید ریاحی و به دستور عبیدالله بن زیاد، فرماندار کوفه، کاروان امام به ناچار در کربلا اردو زد. پس از چند روز از توقف کاروان امام حسین(ع)، در دهم محرم سال ۶۱ق نبردی میان سپاه امام حسین(ع) و لشکر عمر بن سعد رخ داد، امام(ع) به همراه بسیاری از یارانش در آن روز به شهادت رسیدند و بازماندگان کاروان امام حسین(ع) که بیشترشان زنان و کودکان بودند اسیر گشتند و ابتدا به کوفه و سپس به دِمَشق، پایتخت یزید در شام فرستاده شدند.

تأکید امامان شیعه بر زیارت کردن حرم امام حسین(ع) و توجه شیعیان به آن، زمینه برای ساخت بنا بر قبر امام حسین، توسعه آن و احداث سکونت‌گاه برای زائران و مجاوران مرقد امام(ع) در کربلا در دوره بنی‌امیه و بنی‌عباس فراهم کرد. پیدایش قیام‌های شیعی پس از واقعه کربلا نیز در توجه شیعیان به قبر امام حسین(ع) نقش داشته است. توابین در قیام خود پس از آنکه از نخیله راهی دمشق شدند در میانه راه قبر امام حسین را زیارت کردند و پای‌بندی خود به راه امام حسین اعلام کردند. در قیام مختار نیز توجه به کربلا و زیارت قبر امام حسین(ع) وجود داشت. مختار ثقفی نخستین کسی بود که ضمن ساخت بنایی بر قبر امام حسین، مسجد و روستای کوچکی متشکل از مجموعه‌ای از منازل ساخته شده از گل، ساقه و شاخه درخت خرما ایجاد کرد.

با افزایش زائران کربلا و اقامت برخی مسلمانان در اطراف مرقد امام حسین(ع) همزمان با ضعف بنی‌امیه و شکل‌گیری دولت عباسیان، آبادانی کربلا شکل جدی به خود گرفت. خانه‌هایی جدید در مجاورت مرقد امام(ع) با استفاده از مصالح ساختمانی مناسب بنا شد.

این اقدامات از سوی شیعیان تهدیدی برای برخی خلفای عباسی قلمداد می‌شد. از این رو خلفایی نظیر هارون‌الرشید و مُتَوکِّل عَبّاسی در دوره حکومت خود دستور تخریب حرم و بناهای اطراف آن را دادند. با این حال به نظر می‌رسد اقدامات خلفای عباسی نتوانست از تبدیل شدن کربلا به سکونت‌گاه برخی از شیعیان ممانعت کند. پس از هارون، در دوره فرزندش مأمون عباسی مرقد امام حسین(ع) و بناهای تخریب شده، بازسازی و آبادانی نسبی در کربلا محقق شد. پس از ویرانی‌های دوره متوکل نیز عمران به شهر کربلا برگشت و علاوه بر بازسازی مرقد و مناطق تخریب شده، اماکن جدیدی از جمله بازار کربلاتأسیس شد. در دوره عباسیان محافل علمی نیز توسط اصحاب ائمه در کربلاتشکیل شد که از آن با عنوان نخستین دوره حوزه کربلا یاد می‌شود. روند معماری کربلا در دوره آل‌بویه شکل جدیدی به خود گرفت که برخی از آن با عنوان دوره شکوفایی معماری کربلا تا آن دوره یاد می‌کنند. حاکمان بویهی ضمن زیارت امام حسین(ع) اقدام به تجدید بنای مرقد امام حسین(ع) و توسعه شهر کربلانمودند. ساخت نخستین باروی شهر، احداث سکونت‌گاه و بازارهای جدید، مدارس دینی نظیر مدرسه عَضُدِیه و مسجد رأس‌الحسین، که به دستور عَضُدُالدوله دیلمی در ۳۷۲ق ساخته شد، از توسعه شهری کربلا حکایت دارد.

شهر کربلا با توجه پادشاهان صفوی و قاجار به عتبات عالیات از سده‌های ۱۰ تا ۱۳ق و اقامت گسترده ایرانیان وارد مرحله جدیدی از معماری و شکوفایی عمران کربلا بوده است. در این مرحله علاوه بر تجدید بنای و توسعه حرم امام حسین(ع)، حرم حضرت عباس(ع) و دیگر اماکن زیارتی در کربلا، ایرانیان مقیم کربلانقش زیادی در رونق بازرگانی و تأسیس حسینیه‌ها، مدارس علمیه، کتابخانه‌ها و مساجد در این دوره‌ها داشته‌اند. جهانگردان و جغرافی‌دانانی نظیر کارِستِن نِیبُور، جان اشر در بازدید از شهر کربلا از توسعه شهری کربلا در دوره عثمانی‌ها در سفرنامه‌های خود گزارش کرده‌اند. جان پیترز جهانگرد و باستان‌شناس از کشور آمریکا نیز در بازدید از کربلا در ۱۸۹۰م نوشته است بخش جدید کربلا که خارج از حصار قدیم شهر ایجاد شده است دارای خیابان‌های گسترده و منظم نظیر شهرهای اروپایی است