1893年11月29日，湖广总督张之洞向清朝光绪帝上奏《设立自强学堂片》。他认为“盖闻经国以自强为本”、“自强之道，以教育人才为先”，故取“自强”二字。这座新式高等专门学堂位于湖北武昌三佛阁大朝街口。开办之初，设方言、算学、格致、商务四门，由此揭开了近代中国高等教育的序幕。
1896年，矿务、化学学堂并入自强学堂，后者增加自然、工程教育。方言一门逐步扩大为英语、法语、德语、俄语、东文（日语）5种语言。
1902年10月，自强学堂迁往武昌东厂口，改名方言学堂。课程设有地理、历史、算术、公法、交涉等。
1911年辛亥革命前夕，方言学堂因教育经费紧张被迫暂停办学。此后湖北时局动荡，同年10月，武昌起义爆发，清朝迅速灭亡，方言学堂无法立即复校，武汉大学办学中断。
1913年，北洋政府教育部成立后，规划在全国设立六所高等师范学校，决定以原方言学堂的校舍、图书、师资为基础，改建国立武昌高等师范学校。
1922年，改四部为8系，即教育哲学系、国文系、英语系、数学系、理化系、历史社会学系、生物系、地质系。
1923年9月，国立武昌高等师范学校改名国立武昌师范大学。
1924年，国立武昌师范大学改名为国立武昌大学。
1926年，国立武昌大学与国立武昌商科大学、湖北省立医科大学、湖北省立法科大学、湖北省立文科大学、私立武昌中华大学等合并为国立武昌中山大学（又称国立第二中山大学）。
1928年，南京国民政府以原国立武昌中山大学为基础，改建国立武汉大学。
1932年，学校由东厂口迁入珞珈山新校舍。由武昌东厂口迁入珞珈山新校舍。
1934年，武汉大学首开中国女大学生游泳课先河，结束了封建社会禁止女大学生游泳的历史，轰动全国。
1935年，学校开办研究生教育。
1936年，学校成立农学院，从而发展成为有文、法、理、工、农5个学院15个系2个研究所的综合大学。
1937年，国立武汉大学与国立中央大学（1949年更名南京大学）、国立清华大学、国立北京大学和国立浙江大学统一进行招生考试，从而跻身“民国五大名校”。
1938年，因武汉会战爆发，国立武汉大学被迫西迁四川乐山继续办学，农学院并入国立中央大学。武汉沦陷后，日军将武大校园辟为其中原司令部。
1945年8月15日，日本宣布无条件投降。同年9月1日，国立武汉大学成立复校委员会。
1946年，武汉大学恢复农学院，设立医学院，并迁回武昌珞珈山，设有文、法、理、工、农、医6个学院21个系8个研究所。
1947年，学校设立医学院及其附属医院，形成了文、法、理、工、农、医6大学院21个系8个研究所。
1949年武汉解放时，国立武汉大学被中国共产党接管并更名为武汉大学，继续办学。
1950年，湖南大学水利系划归武汉大学，与土木系水利组合并，成立水利系；武汉大学医学院从武汉大学分出，与上海同济大学医学院合并成中南同济医学院（今华中科技大学同济医学院）。
1952年，南昌大学、河南大学等校的水利系划归武汉大学，与武汉大学水利系合并成水利学院；武汉大学农学院从武汉大学分出，与湖北农学院合并成华中农学院（今华中农业大学）；哲学系并入北京大学，矿冶系调入中南矿冶学院（今中南大学）。
1953年，武汉大学工学院电机系电信部分，土木系建筑设计部分并入华南工学院（今华南理工大学），武汉大学土木系并入中南土木建筑学院（今湖南大学）；武汉大学机械系从武汉大学分出，参与组建华中工学院（今华中科技大学）；武汉大学外文系英文组并入中山大学。
1954年，水利学院从武汉大学分出，成立武汉水利学院（后更名为武汉水利电力大学）。
1956年，恢复哲学系。1958年，恢复外文系。
1960年，被中共中央确定为全国重点大学。
1966年，在鄂西北襄阳隆中建立襄阳分校。
1970年，在湖北荆州地区建立沙洋分校。
1981年7月，刘道玉担任武大校长，在校内推行一系列教学和管理体制改革措施，大力开展与世界著名大学合作交流，使武大迎来了文革后的第一个快速发展期。武汉大学也是自1978年起，我国第一所实行学分制改革的高校。
1981年11月，经国务院批准，学校成为全国首批博士和硕士学位授予单位。
1984年，成为中国首批成立研究生院的院校之一。
1995年，武汉大学成为首批进入中国“211工程”重点建设的大学之一。
1999年，院系重组，由16个学院、3个直属系改组为9大学院，即：人文科学学院、法学院、商学院、外国语言文学学院、大众传播与知识信息管理学院、数学与计算机科学学院、生命科学学院学院、物理与电子信息科学学院、化学与环境科学学院。
2000年8月2日，武汉大学与其周边的武汉水利电力大学、武汉测绘科技大学、湖北医科大学合并组建新的武汉大学。（武汉水利电力大学和武汉测绘科技大学，均为全国首批博士学位授予单位，均通过了“211工程”的评审）
2001年2月13日，正式进入中国“985工程”重点建设院校名单。12月，首批获准试办示范性软件学院。
2009年，中组部和教育部联合下发文件，确定武大等13所高校为首批全国干部教育培训高校基地。
2010年6月，入选教育部第一批“卓越工程师教育培养计划”高校。
2016年9月20日，由国家保密局、湖北省国家保密局、武汉大学共同打造的国家保密学院、国家保密教育培训基地武汉基地正式落户武大。9月27日，武汉大学与深圳市人民政府签署合作办学备忘录，拟建立武汉大学深圳校区。
2017年1月，全球CEO母校排名，武汉大学跻身全球第七，亚洲第一。9月16日，成为首批一流网络安全学院建设示范项目高校。9月21日，入选国家首批“双一流”（世界一流大学和一流学科）建设高校名单。11月，学校被评为第一届全国文明校园。
2018年1月，学校入选教育部首批国家级新工科研究与实践项目。10月，《2017-2018中国高校社会影响力排行榜》发布，武汉大学在高校社会影响力榜单排名第五，高校新媒体影响力榜单排名第二，高校网络舆论影响力榜单排名第四。
2018年11月，武汉大学等9所“双一流”建设高校联合组建了医学“双一流”建设联盟。
