Houston verdankt seine Entstehung – und einen guten Teil seiner folgenden Entwicklung – der Weitsicht und Wagnisbereitschaft zweier Brüder aus New York. Augustus Chapman Allen und John Kirby Allen lebten bereits seit 1833 in Texas und unterstützten die Truppen ihrer neuen Heimat im Unabhängigkeitskrieg 1835-1836 durch den Schutz von Versorgungswegen. Nach der texanischen Revolution begannen die beiden, nach einem Ort zur Gründung eines “Zentrums für Regierung und Handel” zu suchen, den sie schließlich am Ufer des knapp 100 Kilometer langen Flusses Buffalo Bayou fanden. Dort erwarben sie ein 27 km² großes Grundstück für knapp $9500 und benannten den Ort nach Sam Houston, der später der erste Präsident der Republik Texas wurde.

Schnell wuchs die Bevölkerung des neuen Orts und bereits 1837 wurden Houston die Stadtrechte verliehen und die Stadt wurde 1838 sogar für einige Monate zur vorübergehenden Hauptstadt der texanischen Republik. Trotz dieser schnellen Entwicklung hatte der junge Ort einige Probleme. So hielten Berichte über Kriminalität, den Ausbruch von Krankheiten und finanzielle Schwierigkeiten der Stadt wiederholt Investoren ab. Die Allen-Brüder starteten eine Werbekampagne für ihre Stadt und unternahmen zudem erste Vorstöße, um einen Hafen mit Tiefseeanschluss für Houston zu erhalten. 1842 wurde die Stadt auf Veranlassung von Sam Houston erneut für eine kurze Zeit Hauptstadt, als Mexiko die Unabhängigkeit von Texas bedrohte. Ab Mitte der 1840er Jahre zeigte die Werbung für die junge Stadt Ergebnisse, unter anderem kamen zahlreiche gut ausgebildete und recht wohlhabende Immigranten aus Deutschland in Folge der deutschen Revolution 1848. Außer diesen lebten auch viele mexikanische Arbeiter in Houston, daneben eine große Zahl schwarzer Sklaven. Schätzungen zufolge bestand um 1860 etwa die Hälfte der Einwohner der Stadt aus Sklaven.

Während des Civil War fiel Houston vorübergehend an die Konföderierten, bevor es mit Ende des Krieges wieder unter die Flagge der Union kam. Ab 1869 erlebte die Stadt einen Aufschwung, begünstigt durch weitere Bemühungen zur Errichtung eines ans Meer angebundenen Hafens. In den 1870er Jahren gewann der Hafen zunehmend an Bedeutung.

Mit der Jahrhundertwende veränderte sich das Gesicht der Stadt nachhaltig und ihre Entwicklung beschleunigte sich rasant. Die zuvor wirtschaftlich bedeutsame Stadt Galveston wurde 1900 von einem Hurrikan zerstört, was zur Folge hatte, dass viele Unternehmen nach Houston abwanderten. Ein Jahr später wurde im nahegelegenen Beaumont erstmals Öl gefunden und diese neue Industrie beschleunigte alle Prozesse. 1902 gab Präsident Theodore Roosevelt die benötigte Finanzspritze für den Bau des Schifffahrtskanals zum Meer. Bis 1913 sollten sich insgesamt zwölf Ölgesellschaften in Houston ansiedeln, das zu diesem Zeitpunkt sogar schon eine eigene Universität, die spätere Rice University, hatte. 1914 wurde der Hafen mit seiner Verbindung zum Golf von Mexiko offiziell eröffnet, zugleich sorgte die Weiterentwicklung des Automobils für eine beständig steigende Nachfrage nach Erdöl. Während des Ersten Weltkriegs wurden zwei Armee-Einheiten nach Houston verlegt, was allerdings zu steigenden Spannungen zwischen den Rassen und zu einem Aufstand schwarzer Soldaten gegen Willkür durch weiße Polizisten führte. In nur einer Nacht, am 23. August 1917 kamen bei dem Aufstand 20 Menschen ums Leben.

In den 1920er Jahren entwickelte Houston sich schnell weiter, bekam eine weitere Universität, einen Zoo und mit dem Hermann Park einen der größten innerstädtischen Parks der USA. Auch während der Weltwirtschaftskrise wuchs die Stadt, wenn auch mit verringertem Tempo, weiter. 1935 begann Fluglinienverkehr hierher und ab 1939 war Houston die nach der Bevölkerungszahl größte texanische Stadt. Hatte der Erste Weltkrieg noch zu einer Verlangsamung der Geschäfte geführt, so profitierte die Stadt nachhaltig von den Investitionen der Regierung während des Zweiten Weltkriegs. Besonders die Stahlindustrie, aber auch die Gas- und Ölbranchen erhöhten ihren Ausstoß und zogen immer neue Arbeiter an, die hier gut bezahlte Jobs fanden. Mit der zunehmenden Zahl von Schwarzen in der Stadt entwickelte sich Houston zu einem wichtigen Zentrum der Bürgerrechtsbewegung. Die Fläche der Stadt vergrößerte sich in den folgenden Jahren durch Annektierung angrenzender Gemeinden immer mehr.

Der nächste wichtige Meilenstein in der Geschichte Houstons waren die 1960er Jahre. Trotz der zerstörerischen Kraft eines Hurrikans im September 1961 entwickelte sich die Stadt in schnellem Tempo weiter. Bereits 1960 war der erste Spatenstich für den neuen internationalen Flughafen gesetzt worden, der 1969 eröffnet wurde. 1962 eröffnete die NASA ihr Zentrum für bemannte Raumfahrt, das heutige Lyndon B. Johnson Space Center. Die Siebziger Jahre brachten, vor allem wegen der Ölkrise 1973 und der zunehmenden Bedeutung der texanischen Ölindustrie, einen weiteren Zustrom von Menschen in die Stadt. Dieser Trend wurde mit dem Verfall der Ölpreise im Jahr 1986 umgekehrt, als Houston in eine mehrjährige Rezession stürzte. In diese Zeit fiel auch der Verfall der Innenstadt, ein Trend, der ab der Jahrtausendwende mit der Investition vieler Millionen Dollar in die Belebung der Downtown gestoppt wurde.

Die wichtigsten Ereignisse seit dem Jahr 2000 waren der Betrugsskandal und der anschließende Zerfall der hier ansässigen Ölfirma Enron und zwei Naturkatastrophen. Zunächst fanden 2005 etwa 200.000 Menschen aus New Orleans nach dem Hurrikan Katrina zumindest vorübergehende Obhut in Houston, viele dieser Menschen blieben auch anschließend in der Stadt. Zwölf Jahre später war Houston selbst betroffen. Der Hurrikan Harvey, ein Sturm der Stärke 4, hatte sich über mehrere Tage über dem Großraum Houston aufgehalten und hatte dabei die größte Regenmenge auf das Gebiet niedergehen lassen, die in den USA jemals gemessen wurde. Dies führte zu großflächigen Überschwemmungen und Springfluten fast überall in der Stadt.