Putrajaya, yang pada asalnya bernama Prang Besar (ڤراڠ بسر), telah diasaskan pada tahun 1918 sebagai Air Hitam oleh British. Pada asalnya ia meliputi kawasan seluas 800 ekar (3.2 km2), ia kemudian diperluaskan sehingga 8,000 ekar (32 km2), dan digabungkan dengan kawasan ladang sekitar, termasuk Estet Raja Alang, Estet Galloway dan Estet Bukit Prang.

Wawasan untuk memiliki Pusat Pentadbiran Kerajaan Persekutuan yang baru bagi menggantikan Kuala Lumpur sebagai pusat pentadbiran muncul pada akhir 1980-an, semasa tempoh jawatan Perdana Menteri Malaysia ke-4, Dr. Mahathir Bin Mohamad. Bandar baru ini telah dirancangkan terletak di antara Kuala Lumpur dan Lapangan Terbang Antarabangsa Kuala Lumpur (KLIA). Dua kawasan telah dikemukakan, Prang Besar dan Janda Baik di Pahang.[3]

Kerajaan Persekutuan berunding dengan negeri Selangor untuk kemungkinan Wilayah Persekutuan lain dan pada pertengahan tahun 1990-an, kerajaan Persekutuan membayar sejumlah besar wang ke Selangor bagi 11,320 ekar (45.8 km2) tanah di Prang Besar, Selangor. Hasil daripada pembelian tanah ini, negeri Selangor kini sepenuhnya mengelilingi dua Wilayah Persekutuan dalam sempadan, iaitu Kuala Lumpur dan Putrajaya.

Dirancang sebagai taman dan bandar pintar, 38% kawasan telah dikhaskan untuk kawasan hijau dengan menekankan peningkatan landskap semula jadi. Satu rangkaian kawasan lapang dan jalan-jalan yang luas digabungkan dalam pelan tersebut. Pembinaan bermula pada bulan Ogos 1995 dan ia merupakan projek terbesar di Malaysia dan salah satu yang terbesar di Asia Tenggara dengan anggaran kos akhir US$8.1 bilion. Keseluruhan projek telah direka dan dibina oleh syarikat Malaysia dengan hanya 10% daripada bahan-bahan yang diimport.

Krisis Kewangan Asia tahun 1997/1998 telah memperlahankan pembangunan Putrajaya. Pada tahun 1999, 300 orang kakitangan Pejabat Perdana Menteri telah berpindah ke Putrajaya dan baki kakitangan kerajaan yang tinggal telah berpindah pada tahun 2005. Pada 1 Februari 2001 Tun Dr Mahathir mengisytiharkan Putrajaya sebagai Wilayah Persekutuan dengan upacara penyerahan Putrajaya bandar daripada pihak berkuasa negeri Selangor.

Pada tahun 2002, laluan tren yang dikenali sebagai KLIA Transit dibuka, menghubungkan Putrajaya dengan kedua-dua Kuala Lumpur dan Lapangan Terbang Antarabangsa KL di Sepang. Walau bagaimanapun, pembinaan Monorel Putrajaya yang bertujuan sebagai sistem metro di bandar ini telah digantung kerana kos. Salah satu jambatan gantung monorel di Putrajaya masih tidak digunakan.

Pada tahun 2007, penduduk Putrajaya dianggarkan lebih 30,000, yang terdiri terutamanya kakitangan kerajaan. Kakitangan kerajaan telah digalakkan untuk berpindah ke bandar melalui pelbagai subsidi dan pinjaman program kerajaan.

Pada bulan April 2013 kerajaan Putrajaya menandatangani surat hasrat (LOI) dengan kerajaan Sejong City di Korea Selatan untuk menandakan kerjasama antara kedua-dua bandar-bandar.[4]

Putrajaya Holdings Sdn Bhd adalah pemaju utama pembangunan Putrajaya. Ditubuhkan pada 19 Oktober 1995, pemegang-pemegang sahamnya adalah Petroliam Nasional Berhad atau PETRONAS - syarikat petroleum kebangsaan (64.4%); Khazanah Nasional Berhad - syarikat pelaburan Kerajaan Malaysia (15.6%); dan Kumpulan Wang Amanah Negara (20.0%).

Untuk mewujudkan Putrajaya, Rang Undang-undang Perbadanan Putrajaya 1995 dan Pindaan kepada Perlembagaan untuk menjadikan Putrajaya sebuah Wilayah Persekutuan dibahaskan di parlimen pada Ogos 1995 dan Disember 2000 masing-masing. Berdasarkan rekod awam yang ada, Putrajaya Holdings juga telah mengeluarkan bon yang bernilai RM4.5 bilion bagi pembangunan Putrajaya yang kini merupakan mercu tanda bagi kejayaan Malaysia.

Dari segi akar bahasa, istilah Putrajaya berasal dari putera yang sangat berjaya. Ini bermaksud warga Malaysia yang berjaya. Lebih khususnya lagi, Bumiputra yang telah berjaya menerajui negara Malaysia. Bagi pelancong asing yang melawat Putrajaya, ia seakan-akan Washington, D.C. di Amerika Syarikat, Canberra di Australia, dan Brasilia di Brazil. Secara kebetulan atau tidak, Datuk Kelana Putra pernah menguasai jajahan Serdang. Jadi Putrajaya ini dalam lingkungan jajahan Serdang. Tapi sebenarnya Putrajaya lebih merujuk kepada Tunku Abdul Rahman Putra Al-Haj iaitu Perdana Menteri Malaysia yang pertama.