Die Region um das Gebiet der heutigen Großstadt Lima war bereits vor Ankunft der spanischen Konquistadoren dicht besiedelt. Als offizielles Gründungsdatum von Lima gilt der 18. Januar 1535. An diesem Tag hatte der spanische Eroberer Francisco Pizarro am südlichen Ufer des Flusses Rimac in unmittelbarer Nähe zur Pazifikküste den Ort Ciudad de los Reyes gegründet. Pizarro hatte sich nach dem Sieg über den Inka-König Atahualpa (1532) angeschickt, für die spanische Krone ein südamerikanisches Kolonialreich zu schaffen. Das strategisch günstig in der Nähe der Anden und der Schiffsanlegeplätze der Eroberer gelegene Ciudad de los Reyes sollte Pizarros Hauptstadt sein. Die zunächst aus wenigen Dutzend Spaniern und ihrer versklavten indigenen Bediensten bestehende Einwohnerschaft wuchs rasch an. 1614 lebten bereits etwa 25.000 Menschen in der Stadt, deren sperriger Gründungsname sehr bald von dem geschmeidigeren „Lima“ verdrängt worden war. Die Herkunftsbedeutung des Stadtnamens ist ungeklärt. Möglicherweise bedeutet er „Gelbe Blume“ (Jaqaru: „Lima-limaq“) oder vielleicht auch „Sprecher“ (Quechua: „Rimaq“).

Lima, seit 1542 Hauptstadt des riesigen Vizekönigreiches Peru, entwickelte sich in der Kolonialzeit zur wichtigsten Stadt von Spanisch-Südamerika. Dazu trug auch die Gründung der ersten amerikanischen Universität durch Dominikaner-Mönche im Jahr 1551 wesentlich bei. Von Lima gingen nicht nur wirtschaftliche und kulturelle Impulse aus, hier war auch die adminstrative und militärische Zentrale, die die indigene Bevölkerung unterdrückte.

Der große Reichtum an aus den bald ertragreichen Anden-Minen stammenden Gold- und Silber-Schätzen weckte Begehrlichkeiten. Mehrmals wurde Lima von See aus überfallen. Unter anderem griff der berühmte Engländer Sir Francis Drake 1579 den Hafen von Lima, Callao, an.

Trotz einiger Erdbeben stieg die Einwohnerzahl kontinuierlich an: Um 1820 wurde die 65.000-Einwohner-Marke erreicht. Da befand sich Peru im Unabhängigkeitskrieg gegen die Spanier. Der in Peru erfolgreiche Rebellen-General José de San Martín besetzte Lima 1820 und rief dort am 28. Juli 1821 formal die bereits seit 1820 erklärte Republik Peru aus.

Mit der Einweihung der ersten südamerikanischen Eisenbahnlinie in Lima wurde der Beginn der Industrialisierung eingeleitet, die dazu beitrug, dass die Stadtbevölkerung 1861 mehr als 100.000 Einwohner zählte. Im für Peru ungünstig verlaufenden Salpeter-Krieg wurde Lima 1881 von chilenischen Truppen besetzt und teilweise gebrandschatzt.

Nach Kriegsende 1884 erlebte Lima einen vom dem lukrativen Guano-Abbau ausgelösten Wirtschaftsboom. Ein bis heute anhaltender Zustrom der Landbevölkerung ließ die Stadt weiter im ungeheuren Maße wachsen. Lebten 1927 200.000 Einwohner in Lima waren es um 1960 über eine Million. Heute leben von den 30 Millionen Peruanern etwa ein Drittel in der Peru-Hauptstadt Lima und deren Vororten.