Uuden-Guinean saaren kirjoitettu historia alkaa eurooppalaisten merenkulkijoiden saapumisesta saarelle 1500-luvun loppupuolella. Saaresta ja sen asukkaista tiedettiin vain hyvin vähän ennen 1800-luvun loppua. Vasta kun Uuden-Guinean itäosa siirtyi Australian hallintaan ensimmäisen maailmansodan jälkeen aluetta päästiin kartoittamaan. Vielä 1930-luvulla uskottiin, että saaren sisäosat olivat enimmäkseen asumatonta seutua, mutta ylilennot paljastivat että saaren sisämaassa oli paikoin tiheääkin ihmisasutusta, joka oli elänyt tuhansien vuosien ajan eristyksessä muusta maailmasta.
Australian hallinnan aikana entinen Saksan siirtomaa Saksan Uusi-Guinea ja Papuan territorio yhdistettiin yhdeksi hallinnolliseksi yksiköksi, jolloin Papua-Uuden-Guinean nykyiset rajat muodostuivat. Papua-Uusi-Guinea itsenäistyi Australiasta vuonna 1975. Maalla on huomattavat öljyvarat ja taloudellinen potentiaali, mutta inhimillisen kehityksen indeksillä mitattuna se on vielä köyhä valtio. Papua-Uusi-Guinea on kuitenkin rakentanut demokraattisen hallinnon, huolimatta siitä että vielä sata vuotta sitten sen väestö koostui hajanaisista kansoista. Heidän haastava kansakunnan ja valtion rakennusprojektinsa jatkuu edelleen.
Varhaiset vaiheet Uuden-Guinean saarella on tehty suhteellisen vähän arkeologista tutkimusta. Nykyisten todisteiden perusteella on oletettu, että osia Uuden-Guinean saaresta asutettiin noin 50 000 vuotta sitten. Väestö saapui todennäköisesti Kaakkois-Aasiasta ja perusti saarelle yksinkertaisen, maatalouspohjaisen sivilisaation. Sepikjoen laaksoon asutus levisi noin 35 000 vuotta sitten, ja ylänköalueilla syntyi maanviljelykulttuuri noin 9 000 vuotta sitten. Uudelle-Guinealle oli muinoin maayhteys Kaakkois-Aasiasta, jota pitkin tuli esiaustronesialaista metsästäjä-keräilijöinä elänyttä väestöä 13 000-10 000 vuotta sitten. Melanesialaista väestöä saapui meriteitse 4 000-6 000 vuotta sitten. Aasian suunnalta tuli merkittävissä määrin väestöä 1100-900 eaa. Ihmiset asettuivat pieniin ryhmiin, joiden asuinpaikkoja erotti läpitunkematon metsä. Siksi heille kehittyi lukuisia erilaisia kieliä, eikä saarelle syntynyt keskushallintoa tai monimutkaisia yhteiskuntarakenteita.
Eurooppalaisten saapuminen ja siirtomaakausi pienoiskuva|Asumus viidakon reunassa. Tutkimusmatkailijan piirros vuodelta 1887. Saarilla vierailleet malaijit ja kiinalaiset kauppiaat veivät satojen vuosien ajan alueelta ryöstösaaliita ja orjia. Ensimmäisiä alueella käyneitä eurooppalaisia olivat portugalilaiset ja espanjalaiset tutkimusmatkailijat, jotka seikkailivat alueella 1500-luvun alkupuolella. Ensimmäinen eurooppalainen vierailija saarella saattoi olla Jorge de Meneses, joka mahdollisesti rantautui saarelle vuosina 1526–27 ollessaan matkalla Molukeille.
Alueelle saapuneet eurooppalaiset antoivat saarelle sen nykyisen nimen. Sana papua on johdettu malaijinkielisestä sanasta, joka kuvastaa kiharia, melanesialaisia hiuksia. Uusi-Guinea-nimen antoivat espanjalaiset tutkimusmatkailijat, joiden mielestä saaren väestö muistutti läntisen Afrikan guinealaisia. Vaikka eurooppalaiset merenkulkijat vierailivat saarilla ja tutkivat niiden rannikkoa seuraavat 170 vuotta, alueen asukkaista tiedettiin vain vähän ennen 1800-luvun loppua. Saaren sisäosat pysyivät pitkään huonosti tunnettuina. Uskottiin, että alueella eli vain harvalukuinen väestö enimmäkseen rannikkoalueella. Vuoristoisen sisäosan uskottiin olevan käytännöllisesti katsoen tyhjä ja läpäisemätön sateen kastelemien kukkuloiden sekamelska. Aluetta päästiin kartoittamaan ensimmäisen maailmansodan lopulla, kun australialaiset ottivat alueen hallintaansa. 1930-luvulla selvisi, että Papua-Uuden-Guinean sisämaan ylänkölaaksoissa eli yli miljoona ihmistä, jotka olivat siihen saakka olleet täysin eristyksissä muusta maailmasta. Alueen asukkaat jotka koostuivat useista sadoista eri etnisistä ryhmistä, jotka olivat kasvattaneet vihanneksiaan ja kasvattaneet sikojaan hedelmällisillä ylänköalueilla yli yhdeksäntuhatta vuotta.
Ensimmäinen eurooppalainen, joka yritti kolonisoida alueen, oli brittiläinen laivaston upseeri John Hayes, joka yritti vuonna 1793 perustaa siirtokunnan lähelle Manokwaria, joka sijaitsee Länsi-Papualla, nykyisen Indonesian alueella. Hollantilaiset kuitenkin liittivät saaren länsiosan osaksi Alankomaiden Itä-Intiaa vuonna 1828. Saaren itäosaa ei kuitenkaan saatu siirtomaahallintaan vielä muutamaan vuosikymmeneen.
Brittiläinen kapteeni John Moresby tutki Uuden-Guinean kaakkoisrannikkoa 1870-luvulla, mutta eurooppalaiset plantaasiomistajat siirtyivät 1880-luvulla Uuden-Britannian ja Uuden-Irlannin saarille. 1800-luvun lopulla saksalaiset kauppiaat kiinnostuivat saaren länsiosan kookosöljystä, ja Saksan Uuden-Guinean kauppakomppania otti vuosina 1884–1899 haltuunsa saaren koillisosat ja läheisen Salomonsaariin kuuluvan saariston. Britit taas tekivät saaren luoteisosassa sijaitevasta Papuan territoriosta protektoraattinsa vuonna 1884.
Saksan hallitus otti vuonna 1899 haltuunsa kauppakomppanian alueen ja nimesi sen Saksan Uudeksi-Guineaksi. Vuonna 1906 Britannia luovutti Australialle hallinnoimansa kaakkoisosan, Brittiläisen Uuden-Guinean, jolloin sen nimeksi tuli Papua. Eurooppalaisilla oli siirtomaakaudella alueella maanviljelystiloja, joille tuotiin työvoimaa Kiinasta ja Indonesiasta. Paikallista väestöä ei saatu alistettua maatyöläisiksi, vaan he elivät viidakoissa harjoittaen perinteisiä elämäntapojaan. Esimerkiksi kannibalismia harjoitettiin 1900-luvulle saakka, eikä tapa ole vieläkään täysin kadonnut.
Australian hallinnassa Ensimmäisessä maailmansodassa Australia miehitti Uuden-Guinean Saksalle kuuluneen osan. Vuodesta 1921 lähtien järjestely virallistettiin ja alue pysyi Australian hallinnassa Kansainliiton mandaattialueena. Australia hallinnoi kuitenkin Uuden-Guinean ja Papuan territorioita erillisinä alueina. Papuan kuvernööri Hubert Murray ei pyrkinyt kehittämään aluetta, mutta Uuden-Guinean territorion talouteen ja yhteiskuntaan vaikutti valtaisasti 1920-luvulla tehty kultalöytö saaren itäosasta, Markhamjoen sivujoelta Bulolojoelta ja Edie Creekiltä, läheltä Waun kaupunkia. Kultalöydökset vilkastuttivat taloudellista toimintaa ja samalla myös sosiaalista elämää.
Toisen maailmansodan aikana Japani hyökkäsi sekä Uuden-Guinean että Papuan territorioiden alueelle vuonna 1942 ja Uuden-Guinean taistelut saivat alkunsa. Japani perusti tukikohtansa Uuden-Britannian saarelle Rabauliin, mistä käsin he yrittivät vallata Uuden-Guinean. Liittoutuneiden, pääasiassa australialaisista sotilaista koostuneet joukot kukistivat japanilaiset Milnenlahden taistelussa Itä-Papualla elo-syyskuussa 1942. Uuden-Guinean suurin kaupunki Port Moresby kärsi pommituksista, mutta se säästyi japanilaismiehitykseltä. Liittoutuneiden voitto japanilaisista Korallimeren taistelussa esti japanilaisjoukkoja suorittamasta merihyökkäystä Port Moresbyyn ja miehittämästä kaupunkia. Japanilaiset miehittivät osaa Uudesta-Guineasta sodan loppuun saakka, kunnes viimeisetkin saarella olevat japanilaiset antautuivat 15. elokuuta 1945.
Sodan jälkeen maan koillisosasta tehtiin YK:n huoltohallintoalue, joka vuonna 1949 yhdistettiin saaren Australialle jo ennen ensimmäistä maailmansotaa kuuluneen kaakkoisosan, eli Papuan kanssa Papuan ja Uuden Guinean territorioksi. Maan pääkaupunkina toimi Port Moresby, josta käsin Australian siirtomaahallinto toimi. 1950-luvulta lähtien Uuden-Guinean väestöä käytettiin massiivisena työvoiman lähteenä rannikkoseutujen viljelyksillä. Arabiankahvin viljely levisi nopeasti suureen osaan maan ylänköalueita, mikä tarjosi toisen tulonlähteen, pitäen ihmiset kylissään. Samoihin aikoihin aloitettiin myös kaakaon viljely. Huolimatta maan yleisestä taloudellisen kehityksen puutteesta, Port Moresbyn kaupunki kasvoi nopeasti ja houkutteli suuria määriä uusia asukkaita,erityisesti köyhimmiltä alueilta ja sisämaan ylängöltä.
1950-luvulla Australia alkoi asteittain parantaa Uuden-Guinean väestön koulutusta ja terveyspalveluja. Mutta 1960-luvulta lähtien dekolonisaatioon valmistautuminen ja kansainvälinen paine sai Australian nopeuttamaan pyrkimyksiä luoda koulutettu eliitti ja parantaa sosiaalisia olosuhteita, tehostaa taloutta ja kehittämään poliittisia rakenteita. Vuoden 1972 parlamenttivaalien jälkeen Michael Somare muodosti ministeriön, jonka tavoitteena oli johtaa Papua-Uusi-Guinea asteittain itsehallinnon kautta itsenäisyyteen. Maa sai itsehallinnon 1. joulukuuta 1973 ja täydellisen itsenäisyyden Australiasta 16. syyskuuta 1975. Somaresta tuli maan ensimmäinen pääministeri. Tuolloin Australian kehitysapu vastasi lähes puolet kansallisesta budjetista. Papua-Uuden-Guinean vasta itsenäistyneeseen valtioon kuuluivat ne osat Uutta-Guineaa ja sen lähisaaria, jotka 1900-luvun alussa olivat olleet Saksan tai Britannian alaisuudessa. Uusi valtio liittyi Brittiläiseen kansainyhteisöön.
Itsenäisyys pienoiskuva|120px|Sir Michael Somare vuonna 2009.|alt= Uuden valtion tehtävänä oli kehittää maan taloutta, rakentaa omia hallintorakenteita ja luoda tunnetta yhteisestä kansallisuudesta. Michael Somaren johtaman hallinnon johdolla maa otti käyttöön läänihallinnollisen järjestelmän, joka perustui entisiin hallintoalueisiin. Ensimmäiset itsenäisyyden ajan parlamenttivaalit järjestettiin vuonna 1977. Niissä Somaren johtama Pangu-puolue sai äänienemmistön ja Somare pysyi vallassa. Vuonna 1980 hänet korvasi pääministerinä Julius Chan, mutta Somare palasi pääministeriksi taas vuonna 1982. Poliittisten kiistojen vuoksi Somaren tilalle nimettiin vuonna 1985 kansandemokraattisen puolueen Paias Wingti. Tämän johtama hallitus selvisi joistakin suurista skandaaleista ja säilytti vallan vuoden 1987 vaaleissa, mutta epäluottamusäänestyksessä hänet syrjäytettiin vuonna 1988 ja pääministeriksi nousi Rabbie Namaliu, joka oli syrjäyttänyt Somaren Pangu-puolueen johdosta muutama viikko aiemmin. Namaliun neuvotteleva hallintotapa mahdollisti hänen pysymisensä virassa neljän vuoden ajan, keskellä suurta poliittista epävakautta, mukaan lukien Bougainvillen irtautumiskriisi ja monet epäluottamusäänestysyritykset.
Bougainvillen irtautumiskriisi Vuodesta 1973 lähtien sekä Papuan eteläosassa, että Bougainvillen alueella, on ollut liikkeitä, joiden pyrkimyksenä on ollut erota Papua-Uudesta-Guineasta. Papualla nationalistinen liike hiipui pian. Siltä puuttui yhtenäinen tuki ja sen koulutettu paikallinen eliitti oli mukana alueen hallinnossa ja kaupankäynnissä. Suurimmat haasteet Papua-Uuden-Guinean hallinnolle nousivat Bougainvillessä, jossa sijaitsi tärkeä kupari- ja kultakaivos. Australia oli perustenut kaivoksen Pangunaan vähentääkseen Papua-Uuden-Guinean riippuvuutta ulkomaisesta avusta. Bougainvillen johto ei ollut tyytyväinen alueensa rahoituksen tasoon, ja kiistelyn jälkeen Bougainvillen johtajat julistivat alueen itsenäiseksi Pohjoisten Salomonsaarten tasavallaksi vuonna 1975, mutta alue liittyi takaisin Papua-Uuteen-Guineaan vuoden 1976 alussa. Kiista ratkesi lopulta joksikin aikaa hallinnollisilla uudelleenjärjestelyillä. Pyrkimys alueen itsenäisyyteen jäi kuitenkin edelleen kytemään aina vuoteen 1989 saakka. Ajatukset irtaantumisesta eivät rajoittuneet Bougainvilleen, vaan myös Itäinen Uusi-Britannia ja Uusi-Irlanti vaativat alueidensa autonomian lisäämistä. Nämä maakunnat olivat suhteellisen kehityneitä, ja ne väittivät että saivat kansalliselta hallitukselta liian vähän.