일제의 침략이 가속화되면서 이에 항거하는 의병전쟁과 애국계몽운동 등 국권운동이 전국에서 거세게 일어나자, 일제는 한국민의 저항을 종식시키 조기에 식민지화를 이루고자 한국민을 탄압하였다. 이에 대규모 수용시설이 필요하여 1908년 10월 21일 서대문 현저동에 대규모 근대식 감옥을 신축하였다.

1910년 강제병합 이후 독립운동가들이 늘어나면서 수감인원도 증가하였다. 이에 일제는 마포 공덕동에 새로운 감옥을 신축하여 이를 ‘경성감옥’이라 칭하고, 서대문에 있었던 경성감옥을 서대문감옥으로 변경하였다.

1919년 3·1독립만세운동으로 한국민의 독립선언이 발표되고 전국에서 일어난 만세시위운동으로 수감자가 급격히 증가하자, 일제는 서대문감옥 기존 건물을 대대적으로 신축하여 수용인원 3,000여 명 규모의 대규모 감옥으로 운용하였다. 이후 1923년 감옥제도를 형무제도로 바꾸면서 명칭을 서대문형무소로 변경하였다.

1945년 8월 15일 해방을 맞이하여 서대문형무소는 미군정 하에 서울형무소로 명칭이 바뀌어 감옥기능을 그대로 지속하였다. 한편 6·25한국전쟁 당시 북한군의 서울점령과 국군의 서울수복 등으로 서대문형무소의 주인도 여러 차례 바뀌었다. 이 과정에서 수많은 우익인사가 납북되기도 하였다.

대한민국 정부수립 이후, 1961년 형무제도가 교도제도로 바뀌면서 서울형무소의 명칭이 서울교도소로 변경되었다. 이 시기 독재정권 하에서 이에 항거하였던 민주화운동 인사들이 수감되는 등 우리 현대사의 아픈 역사를 간직하고 있다.

서울교도소의 기능이 미결수감자 수감 위주의 구치소 기능으로 전환됨에 따라 1967년 서울교도소의 명칭이 서울구치소로 바뀌었다. 이후 군부독재정권에 항거하였던 민주화운동 인사들이 대거 수감되면서 서울구치소는 우리 현대사 격변의 현장이 되었다

서울 도심의 팽창에 따라 시내 중심부에 위치한 서울구치소는 1987년 경기도 의왕시로 이전하였다. 이에 따라 이곳을 역사의 교훈으로 삼고자 일부 옥사와 사형장 등 원형건물을 보존하여 그 활용하는 방안이 모색되었다.

일제강점기 독립운동가들이 수감되어 고난을 치렀던 역사의 현장으로 그 가치와 중요성을 인정받아 사형장과 제 10·11·12옥사가 1988년 국가사적으로 지정되었다.

서대문형무소의 역사적 의의를 밝히고 독립과 민주의 현장으로서 대국민 교육의 장으로 만들고자 1996년부터 서대문구의 주도로 대대적인 성역화 작업이 시작되었다. 이에 옥사 원형 전시와 서대문형무소에 투옥되었던 독립운동가들의 각종 자료 및 유물 등 전시공간을 구성하여 1998년 서대문형무소역사관으로 재탄생되었다.

서대문형무소 관련 각종 자료 및 유물 등의 전시에 대한 전문성을 인정받아 전문 박물관으로 등록받았다.

대 국민 역사의식 함양과 국가보훈 의식 확산의 현장을 인정받아 국가현충시설로 지정되었다.

2008년부터 일부 훼손된 옥사의 원형 보수 및 정비, 왜곡된 경관 회복, 보안과청사 외형 복원 및 전시물 교체 정비 사업을 실시하여 2010년 11월 완료하였다. 이에 대한민국의 독립과 민주를 상징하는 역사의 현장으로서 기반을 마련하고, 전세계인에게 자유와 평화의 소중함을 일깨우는 명소로 도약하였다.