北京公共交通的出现始于二十世纪初，至今已有76年的发展历史。从1921年至1949年，北京的公共交通经历了由初创到发展，再到衰败破产三个时期。 1921年北洋政府组建了北京电车公司，1924年12月18日，第一条有轨电车线路正式投入运营，该线全长9公里，共10辆运营车。到1935年车辆已发展到96辆。1935年，当时的北平市政府设立了北平公共汽车筹备委员会，购置30辆大客车，于8月开通了第一条公共汽车线。 1937年“七七事变”后，北平的公共汽车曾一度全部停驶，到1939年，公共汽车只有37辆。1941年发展到67辆。1942年6月电车公司日客运量达到13万人次，1943年，电车公司有轨电车达到144辆，运营线路7条，线路总长度46·65公里。

抗日战争胜利后，北平市政府接收日伪所管公共汽车100辆。1947年11月成立了北平市公共汽车股份有限公司，在册车辆133辆，由于经营不善，亏损严重，于1948年8月停业，留下79辆残破的公共汽车，其中能够行驶的只有5辆。1945年至1949年北平解放前，电车公司没有新增一辆车，新开一条线，1947年日出车82辆次，日客运量6-7万人次，到1948年，日出车次降为20-30辆次，在册车数141辆，只有49辆能行驶。1946年底北平的长途汽车为20辆，客运线路15条，1948年因战乱和管理不善等原因全部停驶。 这一时期北京城市公共交通从无到有，但由于西方资本主义和官僚资本的压榨，北洋军阀和国民党政府的腐败以及连年战乱，城市公共交通事业的发展历尽磨难，到1948年公共交通企业最终衰败破产。

新中国建立后，北京的公共交通事业发展经历了四个阶段： 从北平和平解放到1956年10月是北京公交的恢复发展和艰苦创业阶段。 1949年1月底，中国人民解放军进驻北平时，北京共有有轨电车103辆，运营线路7条。有公共汽车61辆，运营线路4条，公共电汽车的年客运量为2885万人次。到1956年底，公共电汽车辆，公共汽车线路达到27条，比1949年增长5·8倍；运营线路总长为357公里，比1949年增长近10倍；年客运量达到23540万人次，比1949年增长205倍。 从1956年第一辆无轨电车试制成功到1966年5月6日最后一条有轨电车线路停驶，北京公共交通进入了全面发展阶段。

从1956年至1966年底，公共汽车营业线路由27条发展到的65条，增长2·4倍；运营车数由 辆发展到1125辆，增长1·6倍；客运量达5·1亿人次，增长1·2倍。从1957年阜城门至北池子的第一条无轨电车线路通车到1966年，无轨电车线路发展到15条，线路总长168公里，运营车440辆，年客运量达3·4亿人次。1958年成立北京市长途汽车公司到1959年，长途车发展到114辆，营业线路54条，年客运量969万人次。 从1966年至1984年是北京公共交通进入综合交通体系的持续发展阶段。 公共汽车数量逐年递增，从1966年的1123辆增加到1976年的1954辆，1984年增加到3369辆，18年共增加2244辆，平均每年增加125辆。同时，线网进一步扩大，从1965年的64条线路增加到1975年的96条，1985年增加到150条。郊区线路条数超过了市区线路，大站快车和夜班车线路成网，实现了快慢结合，日夜衔接的交通运行体系。

长途汽车从1966年开始不断发展壮大，1976年发展到364辆，增长1·6倍，1985年增加到643辆；线路发展到136条，1985年达到245条，实现了村村通车。 为了适应北京市公共交通综合交通结构发展的新形势，1980年8月，公共交通局改为公共交通总公司。此后，北京公共交通加快了改革发展步伐，1989年组建了运、保分离的专业场，使公共电汽车运营和保修走上了专业化、区域化管理道路。 在这期间，北京公共汽车的车辆和线路数量继续快速稳步增长，1995年末，运营车达3927辆，比1984年增加558辆，增长16·56%；运营线路246条，比1984年增加101条，增长69·66%；客运量31·1亿人次，比1984年的10·61亿人次增加2·93倍。1995年末无轨电车达到525辆。

同时，为了适应首都观光旅游和城市发展的需要，90年代初开辟了公主坟至八王坟的“特1路”双层公共汽车，为首都增添了一条风景线。到1995年末，已经开辟“特”字头双层公共汽车线路7条。还陆续开通了由城区直达京郊各旅游景点的“游”字头专线18条，方便了国内外游客出行。 自1994年以来，北京公交总公司进入一个快速发展的新阶段，到2000年的六年时间里，运营车总数由7819辆增加到15445辆，增长97·53%；运营线路由517条增加到701条，增长35·59%；年客运量由30亿人次增加到38亿人次，增长26·67 %；企业资产总值由21·53亿元增加到70·95亿元，增长23%；净资产由10·87亿元增加到42·19亿元，增长288%。 1998年1月-1999年12月，公交总公司加快推进清洁燃料工程，购置清洁燃料车2283辆，其中303辆装用美国康明斯纯天然气发动机新车已将长安街、二环主路上骨干线路的236辆柴油通道车全部替换。

到2000年末，公交总公司清洁燃料车总数将达到5923辆，占全部公共汽车总数的78·9%，其中纯天然气公共汽车1300辆，北京将成为全世界使用天然气公交车最多的城市。 2005年1月1日，经中共北京市委、北京市政府同意，北京市人民政府国有资产监督管理委员会批复，北京市公共交通总公司改制更名为北京公共交通控股（集团）有限公司。

面向新世纪，北京公共交通控股（集团）有限公司在努力实现观念创新、体制创新、技术创新的基础上，着眼于世界公共交通发展的形势，按照国际大都市现代化公共交通的标准，着手制定第十个五年发展规划。我们决心以发展为主题，以科技为动力，团结带领北京公交10万名干部职工，努力建设现代化的首都公共交通，以崭新的面貌，优异的成绩跨入二十一世纪。

2018年9月22日，北京公交集团在北京南站试点开通以“线上预约、合乘出行”为特色的网上定制公交，乘客可通过在线预约使用定制公交合乘服务。

2020年1月1日首车起，北京市32条运通公交线路将统一调整路号，运通线路将正式纳入公交集团统一管理。

2022年6月1日，北京公交集团正式承接北京通州全部70条地面公交线路，并将其纳入全市公交系统统一运营管理。