Los azeríes son el resultado de la fusión de antiguos pueblos del Cáucaso oriental. Las expediciones arqueológicas confirman que el territorio fue sucesivamente poblado por el ser humano desde la Edad de Piedra. Un considerable número de asentamientos primitivos –pertenecientes a diferentes períodos de la Edad de Piedra– dan cuenta de los ancestros de los azeríes, que con su pintura en las paredes de las cavernas dejaron testimonio de tiempos remotos. Azij es la cueva más famosa, situada en el sur de la región de Karabaj. Allí se encontraron utensilios, herramientas de piedra y lugares para fuego. El fuego caracterizó a los ancestros azeríes al punto de que Azerbaiján fue identificado como «La tierra del fuego» por los persas. Dibujos en rocas de Gobustán (ciudad ubicada cerca de Bakú), datan del siglo VIII a. C., hacia el fin de la Edad de Piedra.
En el siglo IX a.C. en el actual Azerbaiján surgieron los estados de Mana, Midia, Albania Caucásica y Atropotena. El general Atropates proclamó la independencia de esta provincia en el 328 a.C., cuando Alejandro Magno conquistó Persia. Los estados arriba mencionados fueron luego integrados a la Persia de los arsácidas y de los sasánidas. En el 642, el califato árabe conquistó Azerbaiján, habitado entonces por varias etnias diferentes. Los árabes unificaron el país bajo el Islam, que se arraigó, no sin cierta resistencia, en su forma chiíta. Entre los años 816 y 837 ocurrió una rebelión antiárabe liderada por Babek.
Entre los siglos VII y X, el territorio proveyó una gran arteria comercial que unió el Cercano Oriente con Europa del Este. Entre los siglos XI-XIV, los turcos seléucidas ocuparon la Transcaucasia y el norte de Persia, los pueblos de la región adoptaron la lengua turca y desde el XI al XIII, el pueblo azerí consolidó su identidad étnica. En los siglos XV y XVI la región de Sirván (norte de Azerbaiján), fue un estado independiente.
Entre los siglos XV y XVI surgió el estado de los Setévidas. El shah Ismael I, fundador de la dinastía, tuvo el apoyo de las tribus nómades azeríes, que fueron la fuerza principal del estado. La nobleza azerí cedió sus posiciones a los iraníes y, entre los siglos XVI y XVII, la Transcaucasia Oriental fue escenario de la rivalidad entre Irán y Turquía. En el siglo XVIII Azerbaiján fue disputado por el Imperio Ruso; surgieron más de 15 khanatos (reinos) azeríes dependientes de Irán. Luego de varias guerras de Rusia con Turquía y Persia, se concluyó en los tratados de paz de Gulistán (1813) y Turkmenchai (1828) y se anexó Azerbaiján del Norte a Rusia (Bakú y Yelisavétpol, hoy Guiandzhá).
La reforma campesina de 1870 en Rusia aceleró el desarrollo capitalista de Azerbaiján, que se apoyó en la riqueza petrolera de la región. Con la revolución rusa de 1905, se fundó en Bakú en 1911 el partido burgués nacionalista Musavit (Igualdad), panturquista y panislamista. En octubre de 1917, con el triunfo de los bolcheviques, la Comuna de Bakú instauró el poder soviético en Azerbaiján. En 1918, la intervención turco-inglesa derrocó a la Comuna y llevó al poder a los Musavitistas. Azerbaiján fue declarado estado independiente, pero Bakú permaneció en manos del gobierno comunista, asistido por el ejército armenio local. En 1920 el Ejército Rojo restableció el poder soviético en el país y se proclamó la República Socialista Soviética (RSS) de Azerbaiján.
En 1920 –en el marco de la política soviética para problemas interétnicos– Moscú incorporó a Azerbaiján las regiones de Nagorni (Alto) Karabaj y de Najicheván (Nachicevan). En 1922 Azerbaiján pasó a formar parte de la Federación de las Repúblicas Socialistas Soviéticas de Transcaucasia, junto a Armenia y Georgia, que experimentaron un considerable desarrollo económico, urbano e industrial. Aunque la educación contaba en posiciones de poder a azerbaijanos, la república fue controlada por Moscú, especialmente en el período de Stalin. El país fue dividido entre las áreas rurales tradicionales y la ciudad cosmopolita de Bakú.
En 1923 se fundó la Región Autónoma de Nagorni Karabaj y, en 1924, la República Autónoma de Najicheván, integrantes ambas de la RSS de Azerbaiján. En 1929 se intentó pasar la escritura azerí, (de caracteres árabes), al alfabeto latino. En 1936, la federación transcaucásica fue disuelta y la RSS de Azerbaiján se integró por separado a la URSS. En 1940 se introdujo el alfabeto con los caracteres rusos.
Durante1980 la suma de problemas socioeconómicos, políticos y étnicos agudizaron el malestar entre los azeríes. Entre 1969 y 1982, la máxima dirección del Partido Comunista de Azerbaiján estuvo a cargo de Heydar Alíev, hombre de confianza del primer secretario del Partido Comunista de la Unión Soviética (PCUS), Leonid Brezhnev. En 1986, Mijaíl Gorbachov (líder soviético), inició reformas económicas (perestroika) y la llamada transparencia en la gestión estatal (glasnost), que amortiguó el descontento popular en la Unión.
Hubo huelgas, mitines y manifestaciones; nuevos movimientos políticos, como el Frente Popular de Azerbaiján (FPA), bregaron en favor de derechos civiles, elecciones libres e independencia política y económica para el país, pero se opuso a la antigua aspiración de los armenios de Nagorni Karabaj de retomar la unión con la república Armenia. En 1989, Azerbaiján fue proclamado estado soberano dentro de la URSS. Los conflictos étnicos entre azeríes y armenios dieron lugar a grupos extremistas; ese año y el siguiente ocurrieron las masacres contra armenios, en Sumgaít, y en Bakú. Luego de los sucesos de Bakú, el gobierno comunista decretó estado de emergencia y convocó a unidades del ejército de la URSS a restablecer el orden, que costó más de 100 muertos.
La situación de Karabaj agudizó la confrontación con Armenia; el Soviet (Parlamento) de la Región Autónoma de Karabaj proclamó su independencia de Azerbaiján. En 1989, el Soviet de Armenia aprobó la reunificación, lo que Azerbaiján calificó como una injerencia en sus asuntos internos. Karabaj –sitiada y bombardeada por fuerzas azerbaijanas– votó en un plebiscito 99,3% a favor de su independencia; la minoritaria población azerí se abstuvo de votar. En 1991, se proclamó la República de Nagorni Karabaj, independiente de Azerbaiján y de Armenia. Se anuló el estatuto de la Región Autónoma y se retiró a las tropas del ejército de la Comunidad de Estados Independientes (CEI), aunque más adelante recomenzaron combates entre guerrilleros azeríes y armenios. El Frente Popular de Azerbaiján (FPA) exigió formar un ejército nacional azerí. Bakú acusó a la CEI de facilitar un corredor entre Armenia y Karabaj.
Moscú aprobó ese mismo año la independencia de Azerbaiján; se levantó el estado de emergencia en Bakú y se celebraron las primeras elecciones presidenciales, con el Partido Comunista de Azerbaiján disuelto. El ex dirigente comunista azerí Ayaz Mutalibov (quien había apoyado un frustrado golpe de Estado contra Gorbachov), resultó electo. El (FPA) retiró su candidato y, calificó las elecciones de «antidemocráticas». Azerbaiján se adhirió a la CEI en 1991 y en 1992 fue admitido en la ONU.
En 1992, Mutalibov debió renunciar acusado como responsable de la masacre en Khojala (territorio de Karabaj), por lo que asumió el gobierno Yagub Mamedov, presidente en ejercicio del Soviet. El Soviet de Azerbaiján, bajo mayoría ex comunista, devolvió la Presidencia a Mutalibov, quien suspendió las elecciones previstas y dispuso toque de queda. Los líderes del FPA, con apoyo de la milicia, tomaron en respuesta la sede del Soviet en Bakú y declararon ilegal el nombramiento. A pesar de fuertes choques en la capital, Mutalibov permaneció como presidente. El FPA asumió la jefatura de los órganos de seguridad y de los medios de comunicación oficiales.
Por segunda vez en ese año, debido a la derrota de las tropas azerbaijanas y al asedio de las fuerzas del FPA sobre el Soviet, Mutalibov debió renunciar; resultó electo Abulfaz Elchibey, del FPA, lo que posibilitó la vuelta de Aliyev (ex KGB y PCUS) a cargos de importancia. En las semanas siguientes se desarrollaron fuertes ofensivas armenias; una de ellas en Karabaj provocó un golpe de Estado: los golpistas liderados por el coronel Suret Guseinov tomaron cinco regiones del país. Cuando los golpistas intentaron tomar Bakú, Elchibey se fugó, dejando a Aliyev como presidente interino. En las semanas siguientes, se desarrolló la ofensiva armenia y en 1993 comenzó el asalto a Stepanakert, el centro administrativo de Nagorni Karabaj. Ese año, Aliyev triunfó en las elecciones y atacó con éxito Karabaj.
Bajo presión de Moscú, en 1994, se estableció un cese del fuego y las partes en conflicto iniciaron negociaciones. En las elecciones parlamentarias no participaron ni el influyente partido Musavat, ni comunistas ni islamistas y ganó el partido de Aliyev, Nuevo Azerbaiján (NA). Dos años después, el NA volvió a ganar la mayoría de las bancas durante las primeras presidenciales y legislativas multipartidarias. La nueva Constitución de Azerbaiján se aprobó por referéndum.
Los líderes opositores –entre ellos Abulfez Elchibey– boicotearon las elecciones presidenciales de 1998, en las que Aliyev obtuvo el 76% de los votos. Los observadores, la oposición y la prensa denunciaron irregularidades y pidieron la anulación de los comicios.
En 1997 Azerbaiján abrió sus campos petrolíferos en el mar Caspio. Azerbaiján, Kazajstán y Turkmenistán poseen la tercera reserva más grande del mundo.
Pese a nuevas denuncias de irregularidades, los comicios parlamentarios de 2000 volvieron a dar la abrumadora mayoría al NA de Aliyev. Azerbaiján se convirtió en miembro pleno del Consejo de Europa ese año.
A cambio del levantamiento de sanciones impuestas por Estados Unidos a raíz del bloqueo de una vía férrea hacia Armenia en 1992, Azerbaiján apoyó la campaña antiterrorista de Estados Unidos tras los atentados de 2001 en Nueva York y Washington.
Aliyev sufrió un colapso de salud en 2002, durante una alocución televisiva, y fue internado en Turquía; luego el propio Aliyev nombró a su hijo Ilham como primer ministro.
Nuevas manifestaciones y protestas en las calles, tras las elecciones presidenciales de octubre de 2003, en las que triunfó Ilham Aliyev, culminaron con fuerte represión policial y cientos de arrestos.
El presidente Pervez Musharraf de Pakistán visitó Bakú en julio de 2004. La visita estuvo orientada a estrechar lazos y a impulsar acuerdos entre ambas administraciones. A pesar de la diferencia en número de sus poblaciones y de que históricamente han desarrollado escaso intercambio comercial, en 2003 Azerbaiján y Pakistán firmaron un tratado de cooperación para la defensa bajo el que Pakistán podría llevar a su territorio tropas desde Azerbaiján.
Durante el año 2005, las manifestaciones se sucedieron en Bakú y fueron duramente reprimidas. En marzo fue muerto a tiros el periodista Elmar Huseynov. En mayo mientras se preparaba la inauguración del gasoducto, nuevamente la represión policial a manifestantes terminó con decenas de heridos y, entre setiembre y octubre, la policía arremetió contra nuevas manifestaciones en Bakú, al acercarse las elecciones parlamentarias.
Un mes después, luego de las parlamentarias y el nuevo triunfo del NA y las consecuentes protestas de la oposición, la represión policial volvió a actuar en las calles.
El mediador estadounidense Steven Mann declaró, en febrero de 2006, que su gestión para lograr un acuerdo entre Azerbaiján y Armenia en torno a la disputa por el territorio de Nagorni Karabaj había culminado sin éxito.
En junio de 2007, un informe de Amnistía Internacional especificó que, si bien la situación de los desplazados internos había mejorado, aún continuaban sufriendo de discriminación y segregación.