À partir du XIe siècle, le Sahara occidental devient un espace stratégique pour l'expansion de l'islam. Le mouvement des Almoravides, fondé par des Berbères Sanhadja, émerge dans cette région. Les Almoravides établissent un vaste empire qui s'étend du Sahara à l'Andalousie. La ville de Sijilmassa, située à la lisière nord du désert, devient un carrefour important pour les routes caravanières reliant l'Afrique subsaharienne au Maghreb.

Avec l'arrivée des Arabes au XII^e siècle, notamment les Banu Maqil, la région connaît une arabisation progressive. Les tribus Maqil se mélangent aux populations berbères locales, formant ainsi des groupes sahraouis arabophones, notamment les tribus Hassaniya. Ces tribus développent une culture pastorale, avec une organisation sociale basée sur des alliances tribales.

Pendant plusieurs siècles, le Sahara occidental fait partie intégrante des réseaux commerciaux transsahariens. Le commerce de l'or, du sel, des esclaves et d'autres marchandises relie le désert aux grands empires africains (Mali, Songhaï) ainsi qu'au Maghreb et à l'Europe. Les tribus sahraouies jouent un rôle de médiateurs et de guides pour ces caravaniers.

À partir du XIX^e siècle, les puissances coloniales européennes, en particulier la France et l'Espagne, commencent à s'intéresser à la région. La Conférence de Berlin (1884-1885) marque le début du "partage de l'Afrique". L'Espagne, cherchant à étendre son empire colonial, revendique des territoires dans le Sahara occidental. En 1884, elle établit ses premiers postes à Dakhla (anciennement Villa Cisneros) et Laâyoune.

Le contrôle espagnol reste limité aux zones côtières jusqu'au début du XX^e siècle. Les tribus sahraouies opposent une résistance farouche à la colonisation. Les Espagnols font face à des attaques sporadiques des tribus locales qui refusent toute autorité extérieure. Ce n'est qu'après la Première Guerre mondiale que l'Espagne commence à établir un contrôle plus effectif sur l'intérieur du territoire.

Dans l'entre-deux-guerres, l'Espagne renforce sa présence militaire et administrative dans le Sahara occidental. Cependant, la résistance locale reste active, avec des mouvements comme celui d'El Hiba, qui se soulève contre les colonisateurs. L'administration espagnole établit des frontières officielles, et le Sahara occidental devient une colonie distincte sous domination espagnole. Le Sahara Espagnol, est devenu une province espagnole en 1934 sous le nom de Rio de Oro. 

Dans les années 1950, l'Espagne continue de renforcer son contrôle sur le Sahara occidental. Cependant, avec l'intensification des mouvements anticoloniaux en Afrique du Nord, la région devient de plus en plus instable.

En 1957-1958, la guerre de Ifni éclate, également appelée la "Guerre oubliée". Le Maroc, nouvellement indépendant (1956), revendique le Sahara occidental ainsi que d'autres territoires sous contrôle espagnol. Avec l'appui des tribus sahraouies, le Maroc mène une campagne militaire contre les Espagnols, mais ces derniers parviennent à maintenir leur domination grâce à une intervention conjointe franco-espagnole.

Dans les années 1960, des mouvements nationalistes sahraouis émergent, exigeant la fin de la colonisation espagnole. Le plus important de ces mouvements est le Front Polisario (Front populaire pour la libération de la Saguia el Hamra et du Rio de Oro), fondé en 1973. Le Polisario mène des actions de guérilla contre les forces espagnoles, réclamant l'indépendance totale du Sahara occidental.

Sous la pression internationale, notamment de l'ONU, l'Espagne accepte en 1974 de tenir un référendum d'autodétermination dans la région. Cependant, avant que ce référendum ne puisse être organisé, l'Espagne se retire en 1975. En novembre 1975, le roi Hassan II du Maroc organise la "Marche Verte", une mobilisation de 350 000 civils marocains qui traversent le Sahara occidental pour revendiquer le territoire. Simultanément, l'Espagne signe les accords de Madrid avec le Maroc et la Mauritanie, partageant le Sahara occidental entre ces deux pays. Le Maroc obtient les deux tiers nord du territoire. La Mauritanie prend le tiers sud.

Le Front Polisario, soutenu par l'Algérie, rejette ces accords et proclame la République arabe sahraouie démocratique (RASD) en février 1976, considérant le territoire comme indépendant. Le retrait espagnol conduit à une guerre ouverte entre le Maroc, la Mauritanie et le Front Polisario. Ce dernier mène des attaques contre les deux pays. En 1979, la Mauritanie, affaiblie par les combats, se retire du conflit et renonce à ses revendications sur le territoire. Le Maroc annexe alors la zone que la Mauritanie contrôlait, ce qui intensifie les combats entre le Maroc et le Polisario.

Pendant cette période, le Maroc construit un "mur de défense" de plus de 2700 kilomètres, protégeant les zones sous son contrôle. Beaucoup de pays voisins rejettent l'administration marocaine du Sahara Occidental;  plusieurs États reconnaissent même la République arabe sahraouie démocratique (RASD), proclamée en février 1976, sous la présidence de Mohamed Abdelaziz, et représentée par le Front Polisario en exil en Algérie, tandis que d'autres reconnaissent la souveraineté marocaine sur le Sahara occidental. Le conflit devient une guerre d'usure, causant des milliers de morts et des déplacements massifs de populations sahraouies vers des camps de réfugiés en Algérie, principalement à Tindouf, où sont accueillis environ 100 000 réfugiés.

En 1991, un cessez-le-feu est négocié sous l'égide de l'ONU, accompagné de la promesse d'un référendum d'autodétermination pour le peuple sahraoui. L'ONU met en place la MINURSO (Mission des Nations Unies pour l'organisation d'un référendum au Sahara occidental) pour superviser ce processus. Cependant, les désaccords sur qui doit être autorisé à voter bloquent la tenue du référendum.

Les décennies suivantes sont marquées par des négociations intermittentes sous l'égide de l'ONU, mais aucune solution durable n'est trouvée. Tandis que le Polisario et l'Algérie continuent de réclamer un référendum avec l'option d'indépendance, le Maroc propose en 2007 un plan d'autonomie pour le Sahara occidental qui prévoit de donner aux habitants du Sahara Occidental le pouvoir de gérer leurs affaires locales à travers des institutions autonomes, tout en restant sous la souveraineté marocaine. Cela inclut la gestion des ressources naturelles, le développement économique et social, ainsi que la culture et l'éducation.

En 2020, le cessez-le-feu est remis en question après des tensions dans la zone tampon de Guerguerat, une région stratégique près de la frontière avec la Mauritanie. Le Front Polisario déclare la fin de l'accord de cessez-le-feu et relance des hostilités à petite échelle contre les forces marocaines.

Sur le plan diplomatique, la reconnaissance par les États-Unis, en 2020, de la souveraineté marocaine sur le Sahara occidental, sous l'administration Trump, provoque des réactions internationales. Cette reconnaissance est liée à un accord normalisant les relations entre le Maroc et Israël.

Le conflit du Sahara occidental reste aujourd'hui l'un des plus anciens différends territoriaux au monde. Le Maroc contrôle environ 80 % du territoire, tandis que le Front Polisario maintient une présence dans les zones désertiques à l'est du mur de séparation. Les camps de réfugiés sahraouis à Tindouf continuent de dépendre de l'aide humanitaire.

Le processus de paix est toujours au point mort, avec l'impasse entre les demandes d'autonomie sous souveraineté marocaine et les aspirations à l'indépendance du Polisario. Les efforts internationaux pour trouver une solution, bien que constants, n'ont jusqu'ici pas réussi à mettre fin à ce conflit qui continue d'affecter des milliers de personnes. Le plan de paix du Maroc pour le Sahara Occidental, proposé en 2007 est soutenu par plusieurs pays, dont la France (depuis 2024), qui le considère comme la seule base pour une solution politique juste et durable.