צנעא היא אחת הערים העתיקות ביותר ששרדו בתימן ובחצי האי ערב, והיישוב בה החל במאה ה-2 או במאה ה-1 לפנה"ס, כאשר קמה בה מצודת ספר במערבה של ממלכת הסבאים. שרידי המצודה, המכונה "קסר אלקליס", שוכנים בצדה המזרחי של העיר, וכיוון התפתחותה לאורך השנים היה ממנה לכיוון מערב. המצודה ניצלה את מיקומה האסטרטגי של צנעא החולש על נתיב הסחר המוביל מים סוף במערב אל מארב (مأرب), בירת הממלכה שבמזרח; ועל אחד מעורקיה של דרך הבשמים, שהובילה מדרום לצפון. מצודה זו, שמשמעות שמה בערבית דרומית עתיקה הוא "מבוצרת היטב", העניקה לצנעא את שמה. העיר נכבשה על ידי ממלכת חמיר בתקופת פריחתה הראשונה, אך ממלכת סבא שבה והשתלטה עליה. במאה ה-3 קם בצנעא ארמון מלכותי, שכונה "ר'ומדאן", ולעיר היה מעמד של בירה שנייה לצדה של מארב. צורתו של הארמון הייתה כשל ריבוע, והוא נישא לגובה של שבע או עשר קומות. לפי דיווחי היסטוריונים מוקדמים, כל אחד מקירותיו היה עשוי מאבן בצבע אחר - אדום, ירוק, שחור ולבן - ובארבע פינותיו ניצבו ארבעה פסלי אריות עשויים ארד.
עם תחילת התפשטותה של ממלכת חמיר השנייה בסוף המאה ה-3 וכיבושה את העיר בשנית, ירדה חשיבותה של צנעא כמרכז שלטוני. החל בתחילת המאה ה-4 נסוגו הדתות הפוליתאיסטיות בתימן מפניהן של דתות מונתאיסטיות, וצנעא הייתה למרכז יהודי. הנצרות חדרה גם היא לאזור לאחר הגעתה של משלחת מסיונרית נוצרית ששלח הקיסר הביזנטי קונסטנטינוס בשנת 342. עם זאת היהדות שמרה על מעמדה ומלכי תימן נותרו יהודים משך מאתיים שנים נוספות. עוד קיימות עדויות לקיומה של כת מונותאיסטית ערבית טרום-מוסלמית.
בשנת 525, בסוף מלכותו של מלך חמיר האחרון, יוסף ד'ו נואס, נכבשה צנעא על ידי ממלכת אקסום, אשר השליטה את הנצרות כדת המדינה. המושל האקסומי התגורר בצנעא, ובעיר קמה קתדרלה שנבנתה על ידי שני אדריכלים שנשלחו על ידי הקיסר הביזנטי יוסטיניאנוס, ואשר שלח גם שיש ואבני פסיפס לשם כך. אגדה הופצה כי ישו שהה בעיר בעת גלותו במדבר, וכי הקתדרלה הוקמה במקום בו עצר להתפלל. אורכו של המבנה, שניצב על משטח מורם, הגיע ל-80 מטר, רוחבו עמד על 25 מטר והוא נשא כיפה מכוסה בפסיפס בקוטר של 14.5 מטר. שלטון אקסום בעיר ארך 50 שנים בלבד, ובשנת 575 השתלטה עליה האימפריה הסאסאנית. הנציב הסאסאני קבע את מושבו בארמון ר'ודמאן, וקיימות עדויות לקיומו של פולחן זורואסטרי כלשהו בעיר. בשנת 628 התאסלם בדהאן, הנציב הסאסאני האחרון בצנעא, ובכך נפתח העידן המוסלמי בעיר.
התקופה המוסלמית.
בדהאן נותר לשלוט בעיר, ככל הנראה בברכתו של הנביא מוחמד, ובתקופה זו החלה העיר משנה את פניה, ורובע חדש החל קם מצפון וממערב לעיר. המסגד הגדול הוקם סמוך ממערב לארמון ר'ומדאן, שנהרס זמן מה לאחר מכן, ככל הנראה במטרה למחוק את הבניינים המונומנטליים הקודמים בעיר. גורל דומה פקד גם את הקתדרלה. תחילה המשיכו הדתות האחרות להתקיים לצדו של האסלאם, אך לאחר מכן הייתה העיר למוקד להפצתה של הדת החדשה, והופעל לחץ על תושביה להתאסלם. העיר נהנתה מתקופת שקט, אך כאשר עלי בן אבי טאלב מונה לח'ליף, צידדו תושביה במועאויה הראשון. עלי כבש את העיר בכוח, ולאחר מכן שלטו בצנעא מושלים שמונו על ידי הח'ליף, תחילה על ידי בית אומיה, והחל בשנת 750 על ידי בית עבאס. לפי ההיסטוריון אחמד א-ראזי מנתה אוכלוסיית העיר כ-70,000 איש בתחילת המאה ה-9. בשנת 847 הגיע שלטון הח'ליפות בעיר לסיומו, כאשר משפחת יעפורי המקומית השתלטה על העיר לאחר מצור, וביצרה אותה בחומה. שלטונם של בני השושלת היעפורית נמשך כ-150 שנים, עד שנת 1004. תקופתם הייתה רצופת מאבקים שנמשכו גם לאחריהם, ובמהלכה צנחה אוכלוסיית העיר לשפל. אירועים אלה באו לסופם רק ב-1047, עת נכבשה צנעא על ידי בני השושלת הסולייחית מזביד שנמנתה עם הזרם הפאטמי. השליטים החדשים חיזקו את החומות וקבעו בהן שבעה שערים, שהחשובים שבהם היו "שער ר'ומדאן" בדרום (בשטח "באב אל-ימן" המודרני, מדרום למסגד הגדול), "שער דמשק" בצפון ו"שער א-סבאחה", שכונה לאחר מכן "באב א-סבאב" ונהרס ב-1966. עם זאת, לראשונה זה מאות שנים איבדה העיר את מעמדה כבירה, כאשר הסולייחים קבעו את מרכזם במקום אחר. השלטון בעיר המשיך ועבר בין שבטים שונים, אך למרות זאת נראה כי הסדר הציבורי והשקט נשמרו.
ב-1173 החל סיפוחה של תימן אל ממלכתו של צלאח א-דין. הוא שלח אליה את שני אחיו, בזה אחר זה, ואחד מהם השתלט על העיר בשנת 1189, קבע בה את בירתו והקים לעצמו ארמון שכונה "דאר א-סולטאן". אולם המאבקים על השליטה בעיר נמשכו, עד שב-1228 התבססה בה השושלת הרסולית. הרסולים שלטו במדינה ממעוזם בעיר תעיז, אך צנעא שמרה על מעמדה המרכזי. תקופה זו התאפיינה במאבקים על השליטה בעיר בין הרסולים לבין השבטים הזיידים השיעים, ולבסוף ב-1323 הצליח האימאם הזיידי להשתלט על העיר.
בשנת 1515 נכנע מושל העיר למשלחת ששלחו הממלוכים המצרים אל תימן, והמדינה סופחה למדינה הממלוכית. אולם כעבור שנה נכבשה מצרים בידי האימפריה העות'מאנית, ומשהגיעה הידיעה אל מפקדי הצבא הממלוכי בעיר, הם הכירו בריבונות העות'מאנית בה ועזבו אותה. תושבי צנעא פנו לעזרת האימאם הזיידי, וזה נכנס אל העיר בראש כוחותיו ב-1517. ב-1527 הכתה בעיר מגפת דבר קשה שגבתה את חייהם של 11,000 איש. שלטונם של הזיידים בעיר החזיק מעמד רק עד 1547, מועד בו אחד משומרי העיר הסגירה לצבא העות'מאני. העות'מאנים בזזו את העיר והרגו 1,200 איש, אולם הזיידים לא אמרו נואש, וב-1626 הטילו מצור על העיר למשך שלוש שנים. לבסוף נסוגו הטורקים מצנעא ובתוך שנים ספורות נוספות השתלטו הזיידים על כל תימן. האימאמים הזיידים החזיקו בעיר עד אמצע המאה ה-19.
מספר אימאמים חלשים, ששלטו במדינה בזה אחר זה בראשית המאה ה-19, הביאו את העות'מאנים לכבוש את תימן בשנית. ב-1849 הוצב חיל מצב טורקי בעיר, אך תושביה התקוממו והרגו את החיילים העות'מאנים. המצב בעיר הידרדר לתוהו ובוהו מוחלט, שהוחמר עקב מלחמות בין-שבטיות, בצורת, ומגפת דבר, ולאחר עשרים שנים לערך הזמינו תושבי העיר את העות'מאנים לשוב אליה ולהשליט בה סדר.
העות'מאנים אכן שבו לעיר ב-1872, אך מרגע זה נאלצו להתמודד עם שבטי ההרים, שפתחו במלחמת גרילה נגדם. ב-1874 מנתה אוכלוסיית העיר כ-20,000 תושבים בלבד, חמישית מהם יהודים, אולם היא שבה והתאוששה והגיעה לכ-50,000 איש בתחילת המאה ה-20. ב-1904 הטילו השבטים התימנים מצור על העיר, והדבר גרם לרעב ולמותה של כמחצית מהאוכלוסייה. ב-1905 שוב הידרדרה אוכלוסיית צנעא לכ-20,000 איש בלבד. הטורקים נסוגו אך שבו והשתלטו על העיר, ושוב הוטל עליה מצור של שבטי ההרים בשנת 1911. הפעם היה המצור קצר, והסכם שלום נחתם בין הצדדים היריבים. לפי ההסכם חולקה תימן לשתי ישויות - האחת שכללה את צנעא בשליטת העות'מאנים, והאחרת בשליטתם של הזיידים.
אולם סדר זה היה קצר מועד, ולאחר מלחמת העולם הראשונה מסר המושל העות'מאני את העיר לידי האימאם, אשר קבע בה את בירת תימן העצמאית. ב-1948 נרצח האימאם השליט, ובמאבק הירושה שפרץ לאחר מכן נגרמו לעיר ולבתיה נזקים כבדים. בתים הועלו באש והשווקים נבזזו, והאימאם החדש העביר את בירתו לתעיז, שהחזיקה בתואר עד שנת 1962. שלטונם של האימאמים הזיידים בתימן הגיע לסיומו ב-1962, עת הוכרזה הרפובליקה הערבית של תימן, שבירתה צנעא. עם זאת, מלחמת אזרחים שפרצה במדינה ונמשכה עד סוף 1969 הסבה נזקים נוספים לעיר ולמבניה. מאז שמרה העיר על מעמדה כבירה, גם לאחר איחודן של דרום תימן וצפון תימן לרפובליקה של תימן. בשנת 1972 התגלה במסגד בצנעא כתב יד של הקוראן, המתוארך לשנים 645–690 והנחשב לעותק הקוראן העתיק בעולם.
ב-21 בספטמבר 2014, במהלך ההתקוממות השיעית בתימן, השתלטו המורדים החות'ים על צנעא. לכן, מושב ממשלתו של עבד רבו מנסור האדי הועבר לעדן.
כלכלה ותחבורה.
העיר היא מרכזו של השלטון בתימן, אך מרכזה הכלכלי והפיננסי של המדינה עדיין שוכן בעדן. כלכלת העיר נסמכת על שירותים, מסחר ותעשיית טקסטיל, והיא משמשת כמרכז לעורף החקלאי שסביבה. עם זאת בשל ניצול לא מבוקר, הולך האקויפר ברמה בה שוכנת העיר ומתדלדל. בנוסף, מנסה ממשלת תימן למתג את צנעא כיעד תיירותי.
בנמל התעופה הבינלאומי "א-רחאבה" (مطار الرحابة الدولي), הממוקם צפונית לעיר, מסלול טיסה בודד (18/36) באורך של 10,669 רגל (3,252 מטר). השדה משמש כנמל הבית של חברת התעופה ימנייה (اليمنية), חברת הדגל של תימן, ויוצאות ממנו טיסות לרחבי תימן, המזרח התיכון ומזרח אפריקה, וכן למספר ערים מרכזיות באסיה ובאירופה. מערכת הכבישים בתימן מצומצמת ומוזנחת, ודרכים טובות יוצאות מהבירה רק דרומה לעדן ומערבה לחופו של ים סוף. בתימן אין תשתית או שירותי רכבת, והתחבורה הציבורית העירונית והבין-עירונית מבוססת על שירותי אוטובוסים, מוניות שירות ומוניות.
אוכלוסייה, דת, תרבות וחינוך.
גידול האוכלוסייה בצנעא מהיר בשל הגירה פנימית מהאזורים הכפריים, ובשל הריבוי הטבעי במדינה שהוא אחד הגבוהים בעולם. בשנת 2021 התגוררו בעיר מעל 3 מיליון בני אדם, בעוד שבשנת 2004 התגוררו בעיר 1,707,531 בני אדם. בשנת 2006 מנתה אוכלוסיית העיר 957,800 איש, בעוד שב-1994 התגוררו בה 746,812 איש בלבד. בשנת 1975 מנתה אוכלוסייתו 134,600 איש בלבד. בעוד שבשנת 1905 הוערכה אוכלוסיית צנעא בכ-20,000 איש בלבד.