2005年2月14日、PayPalの従業員であったチャド・ハーリー、スティーブ・チェン、ジョード・カリムらがカリフォルニア州サンマテオで設立した。ハーリーはペンシルベニア州立インディアナ大学でデザインを、チェンとカリムはともにイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校で計算機科学を学んだ。メディア上でよく取り上げられる一説によれば、ハーリーとチェンが2005年の初めにYouTubeのアイディアをひらめいたのは、サンフランシスコのチェンのアパートで開かれたディナーパーティの動画を共有するのに苦労したことがきっかけだったとされている。カリムはこのパーティに出席しておらず、そのようなパーティが開かれたこと自体を否定している。チェンは、パーティは実際に開かれたとした上で、「YouTubeはディナーパーティをきっかけにされた」という物語は、わかりやすいストーリーを必要とするマーケティング上の都合によってかなり強調されていることを認めた。カリムによると、YouTubeの発想のきっかけとなったのは、2004年にジャネット・ジャクソンが起こした第38回スーパーボウルでのハプニング（パフォーマンス中にジャクソンの胸が露出した）と、同じく2004年に発生したスマトラ島沖地震だった。カリムはインターネット上でそれらの事件の動画を探したが、どちらの出来事の動画も簡単には見つけることができず、その体験が動画共有サイトのアイディアを生んだという。YouTubeはベンチャーキャピタルが出資するスタートアップ企業として開業した。主な出資者はセコイア・キャピタルであり、2005年11月から2006年4月までの間に1150万米ドルをYouTubeに投資した。当初、YouTubeの本社はカリフォルニア州サンマテオのピザ販売店・日本食レストランの2階に置かれていた。www.youtube.comのドメインは2005年2月14日に有効化された。ハーリーとチェンによれば、最初期のYouTubeは動画版のHot or Not（ユーザーが異性の画像をアップロードできる出会い系サイト）を目指しており、その方向性を示したのはカリムだった。YouTubeに初めて投稿された動画は、ジョード・カリムがサンディエゴ動物園の象の前にいる様子を映した 『ミー・アット・ザ・ズー』（2005年4月23日投稿）だった。2005年5月、YouTubeのベータ版が一般に公開された。YouTubeで初めて再生回数が100万に達した動画は、ロナウジーニョが出演したナイキの広告動画（2005年11月に達成）だった。2005年11月にセコイア・キャピタルから350万米ドルの出資を受け、YouTubeは2005年12月15日から公式なサービスを開始した。公式サービスの開始当時、1日の動画再生回数は約800万回だった。YouTubeは急速に成長し、2006年7月の発表では、1日に6万5000本以上の新たな動画がアップロードされており、1日の動画再生回数は約1億回であるとされた。アメリカでは、2005年12月頃にNBCの人気テレビ番組『サタデー・ナイト・ライブ』がアップロードされていたことからブログなどで話題になり、2006年上旬にはYouTubeの映像をブログなどに貼り付け簡単に見られるAPIも公開され爆発的に普及した。日本でもこの頃からブログなどで紹介され人気が上昇した。2006年4月にアメリカの映画制作会社のワインスタイン・カンパニー、ディメンション・フィルムズと提携し、映画の予告編がYouTubeで配信された。これを初めとして様々な企業や団体がYouTubeにチャンネルを持ち、コンテンツを公開するようになった。2006年10月、YouTubeは本社をカリフォルニア州サンブルーノに移転した。www.youtube.comというドメイン名を選択したことで、類似するドメイン名www.utube.comの保有者との間でトラブルが生じた。 2006年11月、YouTubeへのアクセスを試みた訪問者によって自社サイトが常に過負荷になっているとして、www.utube.comを保有するUniversal Tube & Rollform Equipment社はYouTubeを提訴した。その後、Universal Tube社は自社サイトのドメイン名をwww.utubeonline.comに変更した。YouTubeはサーバ回線コストだけで月間100万ドルに達すると言われていたため、どう収益を上げていくかが注目されていたが、2006年10月9日に16億5000万ドルの株式交換でGoogleの買収に同意した。GoogleによるYouTubeの買収は2006年11月13日に完了した。「アップロードされた動画に対し厳しい規制が取られてしまうのでは」と一般ユーザーから危惧が持たれていたが、ハーリーCEOは「YouTubeはGoogleに買収されたが、今後もYouTubeとしたブランドで独立したサービスを提供し続ける」と述べた。またGoogle側も類似サービスであるGoogle Videoのサービスを継続。検索窓を通じてYouTube内の動画を検索するサービスを開始した。その後、タイム誌の「Invention of the Year for 2006」に選出された。2007年3月、民間調査会社のネットレイティングスから日本国内家庭からの利用者が1000万人を超えたことが発表された。同年5月、第11回ウェビー賞を受賞。2007年にYouTubeが消費した通信容量は、2000年当時のインターネット全体の通信量に相当すると推定された。第三者のウェブ分析企業であるアレクサ・インターネットおよびシミラーウェブによれば、YouTubeは2016年12月時点で世界で2番目に訪問者の多いウェブサイト だった。さらにシミラーウェブは、月間150億人以上の訪問者を抱えるYouTubeは、TV・ビデオ分野における世界第1位のウェブサイトであるとした。2008年11月22日、YouTube本部が主催する公式イベント「YouTube Live」がサンフランシスコで開かれ、11月23日には東京で「YouTube Live Tokyo」が開かれた。市場調査会社のコムスコアが発表したデータによれば、2010年5月にYouTubeの動画は140億回以上再生され、その市場占有率は約43%であり、YouTubeはアメリカにおけるオンライン動画の支配的な供給元であるとされた。2011年5月時点では、毎分48時間分の動画がYouTubeにアップロードされていた。動画が投稿される速度は年々増加しており、2012年1月時点では毎分60時間分が、2013年5月時点では毎分100時間分が、2014年11月時点では毎分300時間分が、2017年2月時点では毎分400時間分の動画がアップロードされていた。2012年1月の時点で、YouTubeの月間ユニークユーザーは8億人だった。2010年3月、YouTubeは特定のコンテンツ(インディアン・プレミアリーグのクリケットのゲーム60試合を含む)の無料ストリーム配信を開始した。YouTubeは、この試みがメジャースポーツのイベントの世界初無料オンライン放送であるとした。2010年5月、YouTube動画の1日の視聴回数は20億回以上だった。この数字は2011年5月時点では30億回、2012年1月時点では40億回に増加した。2017年2月時点で、YouTubeの1日あたりの視聴時間は10億時間に達していた。2010年10月、チャド・ハーリーがYouTubeの最高経営責任者((CEO) を退任しYouTubeの顧問となること、CEO職がサラー・カマンガーに引継がれることが発表された。2011年4月、YouTubeのソフトウェアエンジニアであるジェイムズ・ザーンは、視聴回数の99%が全体の30%の動画によって生み出されていることを明らかにした。2011年12月、YouTubeはウェブサイトのユーザーインターフェース（UI）を刷新した。新しいUIでは、SNSのニュースフィードに似た形で、トップページ中央の一覧に動画のチャンネルが表示されるようになった。UIと同時にロゴデザインも2006年10月以来初めて変更され、使われる赤の色合いが濃くなった。2013年5月、YouTubeは、コンテンツ制作者がサブスクリプション方式の有料チャンネルを開設できる試験的プログラムを開始した。2013年9月14日、YouTubeが主催する公式イベント『YouTube エンタメウィーク』が開催された。プロデューサーは高須光聖。2014年2月、 スーザン・ウォシッキーがYouTubeの最高経営責任者 (CEO) に就任した。2014年11月、YouTubeはサブスクリプション方式の有料サービス『Music Key』を発表した。『Music Key』は既存のサービスGoogle Play Musicと、YouTube上の音楽コンテンツを広告なしで再生できるサービスをバンドルしたものだった。2014年7月、YouTubeが常時SSL化（常時https）された。2015年2月、YouTubeは子ども向けに最適化されたモバイルアプリ 『YouTube Kids』をリリースした。『YouTube Kids』では簡略化されたユーザーインターフェース、子供に適するよう精選されたコンテンツ、ペアレンタルコントロール機能が提供された。2015年8月26日、YouTubeはコンピュータゲームの動画・ライブストリーミング向けに最適化された『YouTube Gaming』のサービスを開始した。『YouTube Gaming』はモバイルアプリとしても提供され、Amazon.com所有のTwitchと競合することを狙っていた。2015年10月、広告なしでYouTube上の全てのコンテンツにアクセスできる有料サービス『YouTube Red』が発表された。（前年発表の『Music Key』の後継サービスに当たる）『YouTube Red』の会員はYouTubeタレントがプロデュースするオリジナル動画を視聴できるほか、モバイル端末でYouTubeコンテンツをバックグラウンド再生する機能も利用できる。YouTubeはさらに、音楽コンテンツの再生・検索に最適化された第3のアプリとなる 『YouTube Music』をリリースした。2016年1月、YouTubeは2億1500万米ドルでオフィスパークを購入し、サンブルーノの本社を拡張した。本社の敷地面積は約51500平方メートルとなり、最大で2800人の従業員を収容することが可能になった。2017年8月29日、YouTubeはマテリアルデザインを採用した新ユーザーインターフェースを公式にリリースした。同時にYouTubeロゴも刷新され、動画再生ボタンをモチーフにしたものとなった。2017年12月、YouTubeはオリジナルビデオである『YouTube Originals』を開始した。アイドリッシュセブンのスピンオフ作品などが視聴できる。2018年4月3日、カリフォルニア州サンブルーノのYouTube本社のオープンカフェにて銃乱射事件が発生した。サンディエゴに住む39歳女性ユーチューバーによる犯行とみられ、容疑者女性は自殺した。容疑者はYouTubeと長年争っており、YouTubeがコンテンツクリエイターを抑圧しようとしていると主張、投稿した動画に対する支払いが止められたことに憤っていた。2018年5月17日、YouTubeは『YouTube Red』のサービス名を『YouTube Premium』に変更すること、このサービスをカナダと13のヨーロッパ諸国でも展開することを発表した。さらに、近く『YouTube Music』が独立したサブスクリプション方式のサービスとして展開されることも発表された。同年11月14日、日本での両サービスが展開された。