Lịch sử Văn Miếu – Quốc Tử Giám gắn liền với lịch sử nền giáo dục khoa cử Việt Nam, kéo dài qua các triều Lý, Trần, Lê và Nguyễn.
Năm 1070: lập Văn Miếu
Sách Đại Việt sử ký toàn thư chép: mùa thu tháng 10 năm 1070, niên hiệu Thần Vũ thứ hai đời Lý Thánh Tông, "làm Văn Miếu, đắp tượng Khổng Tử, Chu Công và Tứ phối, vẽ tượng Thất thập nhị hiền, bốn mùa cúng tế. Hoàng thái tử đến đấy học".
Như vậy, ngay từ đầu Văn Miếu đã vừa là nơi thờ các bậc tiên thánh, tiên sư của đạo Nho, vừa là trường học hoàng gia. Học trò đầu tiên là Thái tử Lý Càn Đức, con vua Lý Thánh Tông và Nguyên phi Ỷ Lan, khi ấy mới 5 tuổi; năm 1072 thái tử lên ngôi, tức vua Lý Nhân Tông.
Năm 1076: Quốc Tử Giám ra đời
Năm 1076, vua Lý Nhân Tông cho lập Quốc Tử Giám bên cạnh Văn Miếu, tuyển các văn thần có học vấn vào dạy. Đây được coi là trường đại học đầu tiên của Việt Nam. Ban đầu, trường chỉ dành cho con vua và con các bậc quyền quý – vì vậy mới gọi là "Quốc tử" (con của nước). Năm 1156, vua Lý Anh Tông cho sửa lại Văn Miếu và chỉ thờ Khổng Tử.
Thời Trần: mở rộng cho người tài
Năm 1253, vua Trần Thái Tông đổi Quốc Tử Giám thành Quốc Học viện, mở rộng và nhận cả con em thường dân có học lực xuất sắc. Nhà vua xuống chiếu mời nho sĩ trong nước về giảng Tứ thư, Ngũ kinh. Chức năng đào tạo của trường ngày càng nổi bật.
Dưới thời Trần Minh Tông, nhà giáo Chu Văn An được cử làm Quốc Tử Giám Tư nghiệp (tương đương hiệu trưởng) và là thầy dạy trực tiếp các hoàng tử. Ông nổi tiếng thanh liêm, cương trực, từng dâng "Thất trảm sớ" xin chém bảy nịnh thần. Khi ông mất năm 1370, vua Trần Nghệ Tông cho thờ ông ở Văn Miếu bên cạnh Khổng Tử – vinh dự hiếm có cho một người thầy Việt Nam.
Thời Lê: thời hoàng kim của khoa cử
Sang thời Hậu Lê, Nho giáo cực thịnh. Năm 1483, vua Lê Thánh Tông cho đại trùng tu nhà Thái học, xây thêm Minh Luân đường, giảng đường, kho chứa ván in sách và nhà ở cho học trò.
Năm 1484, Lê Thánh Tông cho dựng bia tiến sĩ, khắc tên những người đỗ tiến sĩ từ khoa thi năm 1442 trở đi. Mỗi khoa một tấm bia, đặt trên lưng rùa đá. Việc dựng bia tiếp tục qua nhiều triều vua; tấm cuối cùng được dựng năm 1780. Trải qua binh lửa, đến nay còn lại 82 tấm.
Năm 1762, vua Lê Hiển Tông cho sửa lại thành Quốc Tử Giám – cơ sở đào tạo cao cấp của triều đình. Nhà bác học Lê Quý Đôn trong Kiến văn tiểu lục (1777) đã mô tả khá kỹ quy mô Văn Miếu thời này.
Thời Nguyễn: Văn Miếu Hà Nội
Năm 1802, vua Gia Long dời kinh đô vào Phú Xuân (Huế) và lập Quốc Tử Giám mới ở đó; Văn Miếu ở Thăng Long được ấn định là Văn Miếu Hà Nội. Năm 1805, Tổng trấn Bắc thành Nguyễn Văn Thành cho xây Khuê Văn Các – công trình về sau trở thành biểu tượng của Hà Nội.
Thời hiện đại
Trải qua thời Pháp thuộc và chiến tranh, nhiều hạng mục bị xuống cấp. Khu Thái Học – nơi xưa là trường Quốc Tử Giám – được xây dựng lại trên diện tích hơn 1.500 m² với Tiền đường, Hậu đường, nhà chuông, nhà trống theo kiến trúc truyền thống. Năm 2011, 82 tấm bia tiến sĩ được UNESCO ghi danh vào Chương trình Ký ức Thế giới.
Gần một nghìn năm sau ngày thành lập, Văn Miếu – Quốc Tử Giám vẫn là nơi tôn vinh tri thức: nơi trao thưởng cho học sinh giỏi, nơi sĩ tử đến cầu may và nơi du khách tìm hiểu về truyền thống hiếu học của người Việt.