北宋苏轼（苏东坡）在杭州任知州时，曾考证过杭州种茶的历史，他认为南朝诗人谢灵运在西湖的下天竺一带翻译佛经时，从天台山带来茶树种子，在西湖开始种植栽培。据此推算“龙井茶”始于南北朝，到现在大约有1500多年的历史。
唐代茶圣陆羽撰写的世界上第一部茶叶专着《茶经》中，有“杭州、钱塘天竺、灵隐二寺产茶”的记载，这是杭州种茶史上最早的历史文献记载。
北宋时期，龙井茶区已初具规模，当时灵隐下天竺香林洞产的“香林茶”，上天竺白云峰产的“白云茶” 和葛岭宝云山产的“宝云茶”已列为贡品。
北宋高僧辩才法师归隐此地，经常与苏东坡等文豪在龙井狮子峰脚下寿圣寺品茗吟诗，苏东坡有“白云峰下两旗新，腻绿长鲜谷雨春”之句赞美龙井茶，在十八棵御茶园中狮子峰山脚的悬岩上仍保存着苏东坡手书“老龙井”的摩岩石刻。
元代，茶叶的质量和品质得到进一步诠释，有爱茶人虞伯生作《游龙井》为证：“徘徊龙井上，云气起晴画。澄公爱客至，取水挹幽窦。坐我詹卜中，余香不闻嗅。但见瓢中清，翠影落碧岫。烹煎黄金芽，不取谷雨后，同来二三子，三咽不忍漱。”可见当时龙井茶已经进行了精细的加工，“明前龙井”、“雨前龙井”等品质等级开始逐渐形成。
明代，龙井茶名声逐渐远播，明嘉靖年间（1522―1566年）的《浙江匾志》记载：“杭郡诸茶，总不及龙井之产，而雨前细芽，取其一旗一枪，尤为珍品，所产不多，宜其矜贵也”；田艺蘅（田汝成的父亲）在《煮泉小品》中说：“其上为老龙泓，寒碧倍之，其地产茶，为南北极品”。明万历年（1573――1619）的《杭州府志》有“老龙井，其地产茶，为两山绝品”之说，《钱塘县志》又记载“茶出龙井者，作豆花香，色清味甘，与他山异”；万历十九年扬州人黄一正编撰的《事物绀珠茶类》所
列全国各地名茶97种，龙井排在第21位，由此龙井茶逐渐成为中国名茶；《浙江通志。物产》记载，“其茶作豆花香，色清味甘。明高濂《四时幽赏录》中则记“西湖之泉，以虎跑为最，两山之茶，以龙井为佳”。
清代，龙井茶则开始名列众名茶之首。清代乾隆（1736――1795）年间，乾隆皇帝六下江南，有四次来龙井茶区观看茶叶采制，品茶赋诗，乾隆在《雨中再游龙井》诗有“西湖风景美，龙井名茶佳”之句，并将胡公庙前的十八棵茶树封为“御茶”。
晚清民国时期，龙井茶树已遍布狮子峰、龙井、灵隐、五云山、虎跑、梅家坞等地，故又分狮、龙、云、虎等几个品类，新中国成立以后，统一称为“西湖龙井”并分“狮峰龙井”、“梅家坞龙井”、“西湖龙井”三大品类
1990年10月杭州召开了中国国际茶文化研讨会；1991年4月在杭举行“91杭州国际茶文化节”。
1996年，杭州市西湖乡被农业部和国务院农村发展研究中心命名为“中国龙井茶之乡”，2002年中国政府对龙井茶实行了原产地保护。