בעקבות גידול האוכלוסייה בתל אביב התוססת התרבו מקרי תאונות הדרכים בעיר. ד"ר משולם ליבונטין, אשר ראה במצרים שני זוגות אופניים עם מיטה, הציע לעירייה לרכוש כלי כזה שישמש לעזרה דחופה. על אף שפקידי העירייה הסכימו להקצות את הסכום הדרוש לכך הרעיון לא יצא לפועל. ב-7 ביוני 1930 התכנסו ד"ר משולם ליבונטין, חיים אלפרין, משה רבינוביץ', משה פרנקל, ד"ר ישעיהו אליהו, ד"ר ברזל וחיים ליבוביץ בבית קפה תל אביבי והחליטו להקים את "אגודה לעזרה מהירה - מגן דוד אדום".
הארגון ארגן קורס לעזרה ראשונה ל-73 מתנדבים. באוגוסט אישר הנציב העליון הבריטי את רישום האגודה והיא החלה לאסוף תרומות לרכישת אמבולנס. בדצמבר 1930 נרכש האמבולנס אשר הוכשר לייעודו בינואר 1931. ב-24 בינואר התקיימה נסיעת האמבולנס הראשון בתל אביב מביתו של ליבונטין עד ביתו של מאיר דיזנגוף. דיזנגוף גם יזם איחוד ארגוני מגן דוד אדום שפעלו בערים השונות. באפריל 1931 נחנך בית מגן דוד אדום ברחוב מזא"ה 13. בספטמבר החלו אנשי הארגון ללבוש מדים אפורים עם סמל הארגון. בשנה הראשונה לפעילותה הגישה האגודה עזרה ל-1,032 איש.בשנת 1932 כבר היו 2,582 קריאות ובשנה שלאחריה – 4,046 קריאות. ביוני 1932 יצא הארגון במבצע לגיוס כספים לאמבולנס שני.
עקב המצב הביטחוני בירושלים, התפתחות המודעות בארגון שירות לפצועים, אזרחים ולוחמים נוסד מגן דוד אדום בירושלים בשנת 1934. המייסדים היו הד"ר יצחק מיטרשטיין וד"ר ורנר ניסל. הארגון היה קשור ל"הגנה" ול"הדסה". בהמשך קמו אגודות נפרדות בערים נוספות ובהמשך התאגדו כולם לפעול כארגון אחד. החל משנת 1939 השתתף נציג של הארגון במטה ההגנה. לאחר קום המדינה הוא הוגדר כשירות חירום שתפקידו לסייע לצבא בעתות מצוקה.
משנות הארבעים הוציא לאור מגן דוד אדום את "מדריך לעזרה ראשונה" שנכתב על ידי ד"ר אריה אלוטין, ראש אגף ההדרכה של הארגון. ספר זה הודפס עד שנות השבעים ב-15 מהדורות, תורגם לאנגלית לצרפתית ולערבית, והופץ ב-65,000 עותקים בעברית וביחד עם ההוצאה העממית בשם "עזרה ראשונה לכל" (20,000 עותקים) והתרגומים, כ־100,000 עותקים. בשנת 1960 הוציא לאור מגן דוד אדום את החוברת "הנשמה מפה לפה", חוברת שהייתה בסיס לספרי הדרכת שיטת ההחייאה של שנות השמונים ואילך, (הופצה עד 1971 ב-140,000 עותקים).
לאחר קום המדינה.
ב־15 בנובמבר 1948, נמסר למגן דוד אדום "אווירון אמבולנס" - אמבולנס מוטס שנרכש מכספי תלמידי בתי הספר העירוניים בעיר תל אביב, ביוזמה של הד"ר ברוך בן-יהודה. הטקס נערך ב-שדה דב. עם תחילת מלחמת העצמאות נענה מגן דוד אדום לבקשת דוד בן-גוריון לשמש הזרוע המסייעת של "השירות הרפואי הצבאי" בראשותו של הד"ר חיים שיבא. מגן דוד אדום העביר לצבא 50 אמבולנסים שהתקבלו כתרומה מיהדות ארצות הברית וסייע בהכשרה, בלימוד ובאימון של צוותי הרפואה הראשונים של צה"ל.
עם קום המדינה הפך מגן דוד אדום לארגון ההצלה הלאומי של מדינת ישראל לשירותי רפואה דחופה טרום אשפוזית ולשירותי הדם. מעמדו ניתן לו באופן רשמי בשנת 1950 מתוקף חוק מגן דוד אדום, התש"י-1950. חוק זה הכיר בו הוכר כארגון ההצלה והחירום הראשי בישראל הפועל לסיוע בריאותי לרשויות הציבוריות. באותה עת היו לאגודה כ-28 סניפים בישראל.
ביולי 1950 התכנסו ב-אולם נחמני שבתל אביב מאות פעילים, עובדים בכירים ונציגי מתנדבים של "מגן דוד אדום" למה שתואר בהזמנה כ"כנס חירום". למוזמני הכנס התברר לפי תוכן הנאומים ש"מצב הארגון בכי רע". על אף הקשיים הניכרים מגן דוד אדום, בעיקר בסניפו בתל אביב הגביר בשנה שחלפה את פעילותו, בסניף תל אביב טופלו כ-3,082 מקרי אסון וסיפקו שירותי עזרה ראשונה ל-17,000 איש ואישה.
בשנת 1959 גדל הארגון עד כדי 50 סניפים ו-158 אמבולנסים. הארגון קיבל על עצמו את הפרוטוקולים המקובלים לטיפול של האיגוד האמריקאי לקרדיולוגיה .
בתאריך 22 במאי 1970 נחנך בניין הנהלת מגן דוד אדום בישראל (מרכז מד"א) ברחוב יגאל אלון 60 בשכונת יד אליהו בתל אביב. ב-25 במרץ 2009 נחנך בו מרכז הפיקוד והשליטה הארצי של הארגון באור יהודה.
בשנת 1987 נחנך בנק הדם המרכזי הארצי של מגן דוד אדום במרכז הרפואי שיבא (תל השומר) לאחר שעבר אליו מרחוב שבטי ישראל ביפו. בשנת 2016 החלה בנייתו של בניין בנק הדם החדש בסמוך לרמלה. זהו בנק הדם התת-קרקעי הראשון מסוגו בעולם. הארגון מתרים מאות אלפי מנות דם מלא ומרכיבי דם בשיטת אפרזיס. בשיטה זו מעובד הדם למרכיבים לצורך ייעול ומבצע את כל הבדיקות הנדרשות במעבדות ייעודיות.
הארגון פועל להנחלת המשפט ההומניטארי הבין לאומי בציבור בישראל. הוא מדריך ומנחה למניעת מחלות ותאונות על בסיס כבוד הזולת וקדושת החיים. לפיכך, הארגון מטפל בכל אדם הזקוק לעזרה, ללא יחס לשיוך אתני, פוליטי גזעי או דתי. אפילו טרוריסטים יזכו לטיפול מידיהם של צוותי מגן דוד אדום. הארגון אמון על העברת סיוע הומניטארי באסונות שונים בעולם ובשיתוף עם פיקוד העורף ומשרד הבריאות. משלחות נרחבות יצאו לטיפול ברעידת האדמה בנפאל, ברעידת האדמה בהאיטי וברעידת האדמה והצונאמי באוקיינוס ההודי. בנוסף, מסייע הארגון בסיוע הומניטארי בתוך מדינת ישראל לקשישים ולנזקקים.
בשנת 2018 החלה הקמת הבניין החדש של בנק הדם המרכזי ברמלה כחלק מפרויקט קריית מד"א.
במהלך התפרצות נגיף הקורונה בישראל בשנת 2020 סייעו כוחות מגן דוד אדום במאבק נגד המגפה. הארגון פרסם סרטון נגיש למאבק בנגיף, לצד הובלת חולים בקורונה להמשך טיפול מחוץ לביתם וביצוע בדיקות לגילוי קורונה.
שיתופי פעולה.
שיתוף פעולה בינלאומי.
ארגון מגן דוד אדום התקבל כחלק מ"הוועד הבינלאומי של הצלב האדום", אך זה התנה את החברות באימוץ אחד משלושת סמלי הארגון שהיו נהוגים אז, וסירב להכיר בסמל מגן דוד האדום כסמל רביעי. לפיכך, התקבל בתחילה הארגון הישראלי במעמד של משקיף בלבד. ב-8 בדצמבר 2005 עודכנו הוראות הארגון בעקבות לחץ ישראל וארצות הברית. בעקבות זאת הותר שימוש בסמל מקומי מוקף ב"יהלום" אדום במדינות שאינן מעוניינות להשתמש בסמלי הצלב, הסהר או "האריה והשמש". כך, התקבל ב-2006 כחבר מלא, יחד עם הסהר האדום הפלסטיני. על פי ההסכם עם הפדרציה של הצלב והסהר האדום ממשיך הארגון להשתמש בסמל מגן דוד אדום בישראל ומחוצה לה. רק משלחות שיצאו לאזורי מצוקה ויידרשו על ידי המדינה המארחת להשתמש בסמל המעוין האדום יעשו כן.
מגן דוד אדום חתם ב-2002 על הסכם לשיתוף פעולה עם הצלב האדום האמריקני, וב-2004 עם הצלב האדום הצרפתי.
במרץ 2011 נערך בניהול מגן דוד אדום והסהר האדום הירדני, תרגיל משותף להיערכות לרעידות אדמה. בתרגיל השתתפו כ-200 איש, בהם אנשי מקצוע מיומנים משתי המדינות וחברי הסגל האקדמי וסטודנטים מהפקולטה למדעי הבריאות באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.
בדצמבר 2019, 15 רופאים ופרמדיקים מרחבי העולם הצטרפו ליחידת החירום הבינלאומית של מגן דוד אדום.
שיתוף פעולה עם איחוד הצלה.
תחילה התקיים שיתוף פעולה בין הארגונים אך בשנת 2008 חדל מגן דוד אדום להעביר קריאות חירום לכונני איחוד הצלה, עקב החשש להגעת כוננים שאינם מוסמכים. בעקבות אי שיתוף המידע ניסו באיחוד הצלה לפעול להקמת מוקד טלפוני מאוחד לכל ארגוני החירום בישראל כדוגמת 911. ביולי 2017 פורסם חוזר מנכ"ל של משרד הבריאות להסדרת שיתוף הפעולה בין הארגונים. ע"פ ההסדר, הקריאות למרכז השליטה והבקרה יגיעו למגן דוד אדום, ומוקד מגן דוד אדום יזניק את כונני איחוד הצלה אשר שמותיהם הועברו לידי משרד הבריאות ואושרו על ידם. ניהול האירוע יהיה בידי מגן דוד אדום באמצעות אפליקציה סלולרית מיוחדת שתתאם בין הארגונים והכוננים בשטח. האפליקציה בשם 'מערך הכוננים הלאומי' פותחה על ידי מגן דוד אדום והושקה ב-20 באוגוסט 2018 על ידי משרד הבריאות, אך המחלוקת המשפטית בין הארגונים עדיין נמשכת. בינואר 2022 הוגשה הצעת חוק בכנסת לאיחוד מוקד החירום במדינת ישראל, אשר בראש יזמיה חברת הכנסת ויו"ר הקואליציה עידית סילמן. הצעת חוק זה זכתה לאהדה רבה בקרב בכירי ארגון איחוד הצלה, אשר מרבים להפגין אותה בעמודי הפייסבוק של חברי הכנסת התומכים. מצד מד"א, נטען על ידי עורכי דינה במכתב שנשלח ליועץ המשפטי לממשלה - כי איחוד מוקדי החירום והפיכתו להיות בפיקוחו וניהולו הישיר של משרד הבריאות תגרום לכך שארגון מגן דוד אדום ייאלץ לפרוש מחברות בארגון הצלב האדום, עקב הפרת נהליו.
שיתוף פעולה עם הסהר האדום הפלסטיני.
ב-28 בנובמבר 2005 נחתם מזכר הבנות בין מגן דוד אדום לבין הסהר האדום הפלסטיני. לפי ההסכם מגן דוד אדום לא ייתן שירותי רפואת חירום ביהודה ושומרון. הסכם זה אושרר גם בכניסתם המשותפת לוועד הבינלאומי של הצלב האדום שנה לאחר מכן. באוגוסט 2011 החל מגן דוד אדום לשנות את הסימול של האמבולנסים היישובים ביהודה ושומרון. הכיתוב מגן דוד אדום נמחק ובמקום סמל מגן דוד האדום הרגיל, מופיע מגן דוד ובתוכו מטה אסקלפיוס. מגן דוד אדום נימק את הצעד בצורך להבדיל בין כלל האמבולנסים היישובים בכל הארץ לבין האמבולנסים המופעלים ישירות על ידי הארגון. לפי פר סטנבק, המשקיף שמונה ליישום ההסכם בין מגן דוד אדום לסהר האדום, מחיקת סמלי מגן דוד אדום התבצעה במסגרת הסכם עם הצלב האדום. לפי ההסכם, תרומות מרחבי העולם למגן דוד אדום לא יכולות להיות מופנות על ידי הארגון ליהודה ושומרון. מגן דוד אדום בתגובה רשמית הכחיש את קיום המסמך וטען כי לא חל שום שינוי בפעילות ביהודה ושומרון