起源
空手道的发祥地是历史上的琉球王国（今琉球群岛），其起源众说纷纭。其中，最为学术界所普遍接受的一种说法是:1392年，琉球国中山王察度遣使向中国明朝朝贡。明洪武帝派遣闽人三十六姓赴琉球。这些中国移民在那霸港附近建立了久米村，将中国的先进技术带到了琉球。中国拳法也在此时被带往了琉球，结合了当地的格斗术琉球手，发展成今日空手道的原型唐手。这种说法即“久米三十六姓输入说”。
然而有人对此说产生质疑，指出明朝初期中国拳法尚未发达，唐手是在明朝中后叶时期传入琉球的。1609年，日本萨摩藩入侵琉球，将琉球变成其附庸国，并对琉球实行禁武政策。当地人为了反抗萨摩的压迫，从中国人处学习了中国拳法，并与当地的打斗术琉球手相结合，形成了唐手。这种说法被称为“庆长输入说”(1609年是日本庆长14年)。《大岛笔记》中声称唐手系由中国人公相君带入琉球的。
还有一种说法认为空手道起源于琉球民间的舞方。舞方是琉球舞踊的一种，为琉球民间一种带有武术性质的舞蹈。舞方后来结合中国武术发展成琉球手，琉球手又发展成唐手、空手道。空手家安里安恒及其弟子，以及容宜仁，都支持这种说法。
另外，还有冲绳相扑起源说、柔术起源说等。但这些说法都是由明治以后空手家或研究者提出，大多没有明确的史料加以证明。
唐手佐久川
唐手这一名称最早出现于19世纪初。当时，琉球著名的武术家佐久川宽贺远渡重洋，至清朝学习中国武术，并将其带回琉球。因远赴中国留学，佐久川深受中国武术的影响，被人称为“唐手佐久川”。如今空手道中仍传承"佐久川之棍" 等型，据说他曾独自以挑行李的棒击退海盗。
萨摩藩统治下琉球禁武政策
目前学术界一般认为唐手发展的背景是琉球历史上的两次禁武政策。第一次施行于尚真王时代（1476年-1526年），琉球王府将全国各地的兵器予以收缴，集中于首里城。琉球成为几乎没有兵备的国家。第二次是在1609年萨摩入侵琉球之后，萨摩藩在琉球设置在番奉行所，将全国兵器予以没收。为了对抗萨摩藩的统治，琉球人积极学习拳法，形成了武术唐手，也就是空手道的原型。
然而近年来有学者对禁武政策发展说提出质疑。根据1613年萨摩藩向琉球王府发出的禁武命令，其内容为：“一、禁止持有铁炮。二、承认王子、三司官、士族本人拥有武器的合法性。三、凡武器类物品修理之事，皆要通报在番奉行所，在经萨摩方面批准后方可修理。四、凡与刀剑类物品有关的事务，皆要接受在番奉行所的批准。”其中并没有完全禁止武器的持有行为。在这段时期里，琉球剑术、枪术、弓术的高手依然很多。而禁武政策起源说则是当时反日情绪盛行的琉球士族激励练习武术的一种手段。藤原棱三完全否定禁武政策起源说，认为这完全是一种民间的传闻。
琉球手时代
《球阳》中曾提到16世纪武术家虞建极（京阿波根实基）遭刺客暗杀，赤手空拳折断暗杀者两股的记载。安里安恒认为，这可能就是琉球手。18世纪以后，琉球涌现出大量武术达人，其中包括向和声（西平亲方朝叙）、毛邦秀（具志川亲方盛昌）、僧侣通信、麻真富（渡嘉敷亲云上）、蔡世昌（高岛亲方）、向文琳（真壁里之子亲云上朝显）、毛台光（丰见城亲方盛纲）等人。
1776年，日本土佐藩儒学者户部良熙漂至琉球，写下了《大岛笔记》。该书根据琉球士族的说法，提到了中国武术家公相君曾向琉球士族传授组合术的武打技法。根据该书的说法，公相君是1756年中国册封使团的一名侍从武官。
唐手时代
19世纪，唐手这一名称开始普遍取代了琉球手。该时期著名的武术家有：首里的佐久川宽贺及其弟子松村宗棍）、盛岛亲方、油屋山城；泊村的宇久嘉隆、禅南（照屋亲云上规箴）；那霸的湖城以正、长浜筑登之亲云上等人。其间，一些琉球武术家曾向萨摩的在番役人学习剑道，将剑道的示现流亦融入了唐手之中。空手道中用正拳或手刀击打木棒的锻炼方法，就是受到剑道砍击木桩的影响。亦有观点认为空手道追求一击必杀是受到示现流的影响。
在这段期间，唐手共分有三大流派：首里手、那霸手和泊手。其武术都只在特定人群中传播，严禁外泄。
唐手的公开
1879年，日本吞并了琉球，琉球的士族阶级不复存在，唐手面临失传的危险。一部分原本有官职和俸禄的士族突然家境没落，转而潜心修炼唐手。在这种情况下，唐手家糸州安恒致力于在学校中普及唐手。1901年，首里寻常小学校以“空手”为名称，向学生教授唐手。1905年，冲绳县立第一中学校（今首里高等学校）与冲绳县立师范学校的体育科亦开始传授唐手。1936年，“唐手”正式改名为“空手”。
一些不满于日本统治的琉球人远渡中国，在中国开设道场，学习中国拳法并传授唐手。其中包括了湖城以正、东恩纳宽量、上地完文等人。
传入日本本土
1922年（大正11年），在日本文部省主办的第一回体育展览会上，船越义珍（富名腰义珍）表演了唐手。这引起了日本武道家的极大关注，其中包括了柔道的创始人嘉纳治五郎。次年的6月，嘉纳治五郎等200余名柔道有段者聆听船越的解说。船越逗留东京，指导唐手。
在此同一时期，本部朝基于同年11月参加了在京都举行的武术比赛，一拳击倒了俄罗斯拳击手，向世人展现了唐手的实力。日本人见到了唐手的实力，纷纷学习唐手。本部于同年在大阪开始指导唐手。在本部和船越二人的影响下，日本各大学纷纷设立了唐手部。
1924年（大正十三年），本部朝勇在冲绳创立冲绳唐手研究俱乐部，1926年更名为冲绳唐手俱乐部。该俱乐部成为唐手家技术的交流场所。著名参加者有花城长茂、本部朝勇、本部朝基、喜屋武朝德、知花朝信、摩文仁贤和、宫城长顺、许田重发、吴贤贵等人。
空手道的诞生
昭和初期，摩文仁贤和、宫城长顺、远山宽贤前往日本本土指导唐手。1933年，唐手被大日本武德会认定为日本武道之一。然而，当时唐手是被当作柔道或柔术的一部分，这是因为唐手称号的审查是由柔道家来进行的。唐手家被迫接受了这一屈辱的条件。
1929年，船越义珍在庆应义塾大学唐手研究会执教时，根据般若心经中“空”的概念，将”からて（karate）“的汉字定名为“空手”。而这一定名符合当时日本当局试图消除中国对琉球的影响的目的，因此在日本广泛传播。因为其他武道的名称后都有一个“道”字，因此“唐手术”改名为“空手道”。1936年10月25日，在那霸举行的空手大家座谈会中，各方进行了对空手道发展的探讨。
武道禁止令的颁布和空手道的再度活跃
1945年，日本战败，琉球群岛被美国占领，日本列岛亦为联合国所占领。统治日本的联合国军最高司令官总司令部（GHQ）下令禁止练习武道，因此日本文部省下达了柔道、剑道等武道禁止令，空手道的活动一度停滞。然而，文部省声称“空手道的正式名称是空手”，因此“不是武道”。空手道得以再度活跃。空手道自此广泛大量放弃武器术练习，与琉球古武道明显分野。
全国组织和竞技空手道诞生
空手家们在太平洋战争之前一直试图将空手道竞技化。1954年，韩武馆（今全日本空手道联盟炼武会）举办了第一回全国空手道选手大会，使用防护器具。同年，由日本空手协会主办的日本传统派（以“寸止”（日语：寸止ね）为原则，即“禁止直接击打”之意）全国空手道选手权大会开幕。1962年，山田辰雄在后乐园会堂举办第一回空手竞技会，试行了直接击打制。1964年，全日本空手道联盟（全空连）成立。1969年9月，全空连在日本武道馆举行日本传统派的第一回全日本空手道选手权大会。同年同月，极真空手创立者大山倍达对“寸止”原则提出质疑，提出除去一切防护器具，徒手赤脚直接击打对方），并于东京体育馆举办第一回全接触式全日本空手道选手权大会，在空手界刮起了一阵旋风。另一方面，全空连于翌年举办第一回世界空手道选手权大会。
流派林立和空手道的多样化
此后，空手道在日本开始逐渐全国化、组织化，并出现各种流派。1948年，船越弟子于东京创立了松涛馆流的最大会派——日本空手协会（JKA），并于1957年4月10日被日本文部省认定为社团法人。但是在1958年，广西元信因对战前空手道试合化的不满，从松涛馆流中分裂出去。而像远山宽贤这种标榜无流派的空手家较为少见。
因对全空连试合规则中“寸止”原则的不满，大山倍达创立了全接触式空手，采用了直接击打制（除攻击面部外）。然而大山死后，极真会馆即分为许多各自独立的派别。