据史料记载，诸葛亮殁没五丈原后，其故将黄权率族人在南阳卧龙岗建庵祭祀，因时节进行祭祀活动。

唐时诸葛庐已兴建，内存有唐《诸葛庐碑》，今佚。元初毁于兵燹，大德二年（1298年），即庐为祠，塑像祭祀，监郡奉直马哈马割近旁土地200余亩为祭田。至大元年（1308年），河南行中书省平章何玮，倡修庙、学，扩建侯祠。次年春动工，皇庆元年（1312年）秋落成。建祠12间，庙学46间。祠东为庙（孔子庙），庙后为学。延佑四年(1317年)，仁宗皇帝交中书平章政事与翰林集议，正式颁名“武侯祠”。

明洪熙二年（1426年），知府陈正伦重修祠。弘治十一年（1498年），河南参政顾福于祠内建正殿6间。嘉靖七年（1528年），“敕赐”庙额、祭文，钦定春秋二祭及祭品，还特遣驸马都尉邬景和来南阳致祭。

清康熙五十年(1711年)，南阳知府罗景主持重修武侯祠，按照前人题咏和诸葛亮“躬耕”时的生活起居，复建和增建了小虹桥、梁父岩、抱膝石、老龙洞、伴月台、古柏亭、野云庵等，复置躬耕田，重建草庐，形成著名的“卧龙十景”。此外，还整修了仙人桥、宁远楼，保存了三顾桥，又移建诸葛书院于祠前。

乾隆年间，出现了“漫道锦官祠宇好，龙岗今日更馨香”的盛况。此后，嘉庆年间重修关张殿，咸丰年间增建龙角塔，民国时期复建澹宁读书台。

中华人民共和国成立后，国家和地方政府重视对祠宇的保护，并不断进行修葺。1950年，南阳专署行政干部学校暂设祠内，校长郭思敬率学员在祠周植树10余万株。1957年，中共南阳县人民委员会将祠列为重点文物保护单位，并拨款对全部建筑进行翻修或补修，在大殿北侧新建廊坊6间，将岳飞书前后《出师表》石刻21方砌于廊壁间。1959年，祠划归南阳市管理，于祠内成立博物馆。“文化大革命”中，武侯祠受损严重，石坊、人物塑像、18尊琉璃罗汉被全部捣毁，殿宇饰物被砸掉，珍贵的清康熙《龙岗志》《忠武志》木刻文版被焚烧。1976年以后，地方政府将“文化大革命”中被毁的建筑和设施逐步加以整修。1976~1980年，新建大门、祠周围墙，重塑人物群像13尊，复原明代十八罗汉塑像。1981年，大修诸葛亮殿；1982年，重修伴月台和碑廊；次年，改建大门外原鹅卵石台阶为青石台阶；1985年11月，大修“宁远楼”；1986年春，在宁远楼西建盆景园；1988年，整修扩建卧龙潭，新建七曲桥、玉带桥；1990年，美籍华人赵连仁捐建“千古人龙”石坊。

1963年，卧龙岗武侯祠被列为首批河南省重点文物保护单位。1996年，被国务院公布为全国重点文物保护单位。

附：《重修卧龙岗忠武祠纪》

南阳距城西七余里有卧龙岗，山环水遶，形势绵亘，为武侯躬耕三顾地，旧有祠宇，几废几兴，沧桑致慨。康熙庚午岁，前豫抚闫大中丞会檄前太守上虞朱公复修之，殿宇略备，未及数年，而梁栋凋残，墙垣倾圮，有坵墟之患。后先大夫秉节南汝按部至宛，瞻拜侯祠，恤然有禾黍之感，立意鼎新，嗣因见背事未果行。越戊子冬，余由桃园司马擢守茲土，自喜，以为得成先大夫之志。适造袁江拜辞大司农遂宁张夫子，夫子出所纂忠武志示余，且谆谆以师表忠武为训。及抵任，即虔诣卧龙岗，仰瞻遗像，肃致拜跪。而祠宇四壁无以蔽风雨，梁朽榱折。低佪久之，几不能去。复又徧阅碑亭、草庐，仅存遗址，最后为宁远楼，所有题桷榱楹俱剥蚀朽烂不堪复用，断碣残碑前人之所留踢吟咏者苔埋藓封秽芜，多不可读，是非守土者之责哉？于是博谘众议，併白此事於大中丞颍川鹿公，公可其谋，遂捐俸以首倡。而七郡寮宷暨各牧令俱量力効输，余董率其役，选材鸠工，经营荒虔，越一年而成。凡祠宇、碑亭、草庐俱依旧制而复新之，次於武侯抱膝处垒石成岩，以表遗迹。右旁建伴月台、老龙洞，左旁建古柏亭，连以回廊。最后宁远楼四周缭以矮墙，登楼可以远眺，南瞰荆襄，北指河洛，缥缈万状。西北隅搆埜云庵三楹。东隙地为躬耕处，亦建屋三楹，前为三顾祠，内设武侯遗像，楼上供文昌帝君，宝座内贮卧龙岗志板及忠武志板，使院主掌之。又於祠旁架以屧廊，镌刻前人诗赋记赞，砌於墙间，以垂永久。另建诸葛书院於祠外小虹桥之北，以为谈经讲学之所，更置祭田於内，以供春秋祀典，余者可备逐年修茸之费。俾忠良灵爽藉是式凭，千古山川永为生色，凡郡之绅士、庶民及往来仕客，登堂瞻拜，肃然兴起乎武侯之风，而各思为忠臣，为良士，郡守将有厚望焉。是役也，起於辛卯年七月，讫於壬辰年八月，共用工十四月，有竒拮据捋荼，今已聿观厥成也，后之有同志者庶几有感於斯，踵事而增修之，则此祠之新，难谓与忠武争光千古也，是为记㫖。

康熙五十一年岁次壬辰十一月 上浣之吉 郡守襄平罗景题诣